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选矿概论
选矿概论
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和脉石矿物分离,并达到使有用矿物相对富集的过程。
矿物:
在地壳中由于自然的物理化学或生物化学作用形成的自然元素(金、硫磺等)和自然化合物(磁铁矿、石英等)其成分比较均一
直接与选矿有关的矿物性质主要有:
比重
导电性
磁性
湿润性
湿润性
:
矿物被水润湿的性质
易被水润湿的矿物称为
亲水性矿物
反之称为疏水性矿物
是浮选的依据
矿床
地壳中具有开采价值的矿石积聚区
矿石:
在当前的技术经济条件下,可以开采、加工和利用的矿物集合体。
脉石矿物
目前国民经济尚不能利用的矿物
矿产资源:
指由地质作用形成的,具有利用价值的,呈固态、液态、气态的自然资源。
矿产资源加工的目的:
提高矿石品位,高效利用矿产资源,满足用户需求
矿产资源的加工过程:
矿石分选前的准备作业--
破碎车间;选别作业--
磨选车间;选后的产品处理作业--
脱水车间)
选矿过程
由选前的矿石准备工作(破碎筛分
磨矿分级)选别作业(浮游选矿法
磁选法
重力选矿法
)选后的脱水作业(浓缩
过滤
干燥)
选前的准备工作通常有
破碎筛分作业和磨矿分级作业
两个阶段进行;
选别作业:
将已经单体解离的矿石,采用使用的手段,使有用矿物和脉石分选的工序
分选方法
浮选法
磁选法
重力选矿法.
磨选车间有
磨矿分级作业
选别作业构成。
脱水作业分为
浓缩
过滤
干燥
等阶段
也做成了脱水车间
选矿产品
:
精矿(分选所得有用矿物含量较高,适合于冶炼加工的最终产品
中矿(
分选过程中得到的,尚需进一步处理的中间产品。
)
尾矿(分选后,其中有用矿物含量很低,不需要进一步处理理的产品
。
)
流程
表示矿石连续加工的工艺过程
工艺流程图
用线和图表示流程时
原则流程图
只表示流程的"骨干"而不记载流程细节
机械流程图
若用主要设备和辅助设备表示的流程图
品位:
指产品中金属或有用成分的质量与该产品质量之比。
α-原矿品位。
β-精矿品位;θ-尾矿品位。
产率
:
产品质量与原矿质量之比叫产率,用γ表示。
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,用ε表示。
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。
富矿比:
精矿品位与原矿品位的比值,常用E
表示:
矿石的准备作业
:
一般指选别前的粉碎作业。
主要包括:
破碎、筛分及磨矿分级
粉碎(包括破碎和磨碎)
:
在外力的作用下使大块物料变成小块物料的过程。
目前选矿工业主要是
利用
机械能破碎挤压破碎(按力的作用方式)劈裂破碎,折断破碎,研磨破碎,冲击破碎
矿物晶格间的作用力越大,硬度就越大,也就难破碎
破碎比i:
在破碎过程中,入料粒度与产物粒度的比值叫做破碎比。
破碎比通常由入料最大颗粒直径与产物最大颗粒直径的比值来确定,
破碎:
在外力作用下使物料从大块变小快的过程,矿石的准备作业选别前矿石的粉碎作业(破碎筛分
磨矿分级)
破碎
通常将最终粉碎产品粒度为5
毫米以上的粉碎过程
磨矿
取得更细产品粒度的粉碎过程
矿石粉碎的难易程度
矿石粉碎过程中所表现出来抵抗外力的强度大小
矿石的硬度
矿石抵抗其它物质压入或刻划的能力
矿石的破碎方法
机械力破碎矿石
常用的有
压碎
劈碎
折断
磨碎
击碎
阶段的阶数
物料经过磨或者碎的次数
包括粗碎
中碎
细碎
粗磨
细磨
破(磨)碎比
磨碎(磨矿)机的给矿最大矿块尺寸与该段破碎(磨矿)机的产品中最大矿块尺寸之比
作业总破碎比等于各段破磨碎比的乘积
破碎假说面积假说体积假说裂缝假说
破碎机械颚式破碎机
(间断工作
简单摆动
复杂摆动)特点
结构简单,不易堵矿,工作可靠,易于制造,维护方便
适用于中硬以上矿石的粗糙和中碎
旋回破碎机
(连续破碎)特点
工作平稳,生产率高,易于启动,破碎比大,产品粒度均匀,同时可以挤满给矿,辅助设备少,广泛用于粗碎,中碎各种硬度的矿石。
缺点
构造复杂,机身较高,基建费高
弹簧圆锥破碎机
筛分
利用筛子将粒度范围较宽的混合物料按粒度分成若干个不同级别的过程,
预先筛分
破碎前进行的筛分
检查筛分
对破碎作业产物进行的筛分
目前国内常用筛分设备是
振动筛
筛分作业中,常以
生产能力和筛分效率
来衡量其工作好坏
筛分效率
指实际得到的筛下产品与筛分给矿中小于筛孔尺寸粒级的重量之比
筛下补加水作用:
不仅起着补充随尾矿排出所消耗的水量更重要的是可调节床层松散度和减弱下降水流过强的吸入作用,控制筛下排出精矿的数量和质量。
筛分分析
为了确定粒度范围较宽物料裙粒度和粒度做成所做的物料筛分。
常用的筛子
非标准套筛
标准套筛
粒度分析
确定物料中颗粒大小分布规律的工作
集尘目的
细微尘粒弥散,悬浮,不仅影响环境卫生,增加设备磨损,造成有用矿物的流失,而且对工人健康威胁极大。
尘粒弥散空气中的原因
机器的运转
人的走动
气流的对流
选矿厂常用的防尘方法
喷水除尘
吸气除尘
集尘器集尘
集尘设备
旋风集尘器
泡沫集尘器
布袋集尘器
静电集尘器
磨矿介质
钢球
球磨机
钢棒
棒磨机
砾石砾磨机
矿石自磨机
半自磨机
磨矿作业以湿式磨矿
为主
磨矿机粉碎矿石的作用原理
磨机以一定转速旋转时,处在筒体内的磨矿介质由于旋转时产生离心力,致使它与筒体之间产生一定摩擦力摩擦力使磨矿介质随筒体旋转,并到达一定高度,当其自身重力大与离心力时,就脱离筒体抛射下落,从而击碎矿石,同时,在磨机运转过程中,磨矿介质还有滑动现象,对矿石也产生研磨作用,矿石在磨矿介质产生的冲击力和研磨力联合作用下得到粉碎。
磨矿介质提升的高度与抛落的运功轨迹,主要决定于磨机的转速
和磨矿介质的装填量
。
泻落式磨矿
低速运转时,磨矿介质提升高度较低,介质按照圆运功随筒体上升到一定高度后,离开筒体向下泻落,此时,冲击作用小,研磨作用大。
磨矿介质在磨机内的运动规律
1
当磨机在一定的转速条件下运转时,介质在离心力和重力的作用下做有规则的循环运动,
2
磨矿介质在筒体内的运动轨迹,有作圆弧轨迹的向上运动和作抛物线轨迹的向下运动所做成
3
各层介质上升高度不同
最外层到最内层介质上升高度依次逐渐降低
4
各层介质的回转周期不同。
越靠近内层,回转周期越短
磨机的临界转速
生产中通常以外层的磨矿介质开始"离心运动"时的筒体转速
球磨机分为
格子型
溢流型
湿式分级
粒度,形状和比重不同的矿粒群,在水中按沉降速度不同分为若干级别的作业
用于闭路磨矿流程的分级机械有
螺旋分级机
水里旋流器
把式分级机
浮槽分级机
筛子
破碎筛分流程
由破碎机和筛分机组成的破碎工序
磨矿分级流程
由磨矿机和分级机组成的磨矿工序
磨矿分级可分为
预先分级
检查分级
控制分级
返砂
通常在闭路磨矿循环中,从分级机返回到磨矿机再磨的粗粒物料
返砂比(循环负荷)
返砂的重量与磨矿机原给矿的重量百分比
磨机利用系数
单位时间内每立方米磨机有效容积平均所能处理的原矿量
分级效率
分级机溢流中某一粒度级别的重量占分级机给矿中同一粒级重量的百分数
影响磨矿分级机组生产过程的因素1
矿石性质方面2
磨机结构方面3
操作条件方面
重选
根据矿粒间密度的差异,因而在运动介质中所受重力,流体动力和其他机械力的不同,从而实现按密度分选矿粒群的过程
各种重选过程的共同特点1
矿粒间必须存在密度差异2
分选过程在运动介质中进行3
在重力,流体动力及其它机械力的综合作用下,矿粒群松散并按密度分层4
分好层的物料,在运动介质的搬运下达到分离,并获得不同最终产品
重选按其原理分为
(按粒度分选)分级
洗矿(按密度分)
跳汰选矿
摇床选矿
溜槽选矿
重介质选矿
重选过程包括
松散-
分层
运搬-
分离
基本规律
干涉沉降
矿粒成群地在有限介质空间里的沉降
等降现象
沉降过程中,往往存在某些粒度大,密度小的矿粒同粒度小,密度大的矿粒以相同沉降速度沉降的现象
等降比
等降颗粒中,小密度矿粒的粒度与大密度矿粒的粒度之比
水力分级
根据矿粒在运动介质中沉降速度的不同,降粒度级别较宽的矿粒群,分为若干窄粒度级别产物的过程
分级比
相邻两个分级室的水流速度比
洗矿
用来处理与粘土粘结在一起的矿石的重力选矿过程
跳汰选矿
是处理密度差较大的粗粒矿石最有效的重选方法之一
介质是水称为水力跳汰
为空气称为风力跳汰
重介质
重介质跳汰
跳汰选矿原理
利用强压迫振动造成的垂直交变介质流使矿粒群松散,从而达到按密度分层和分离的重选过程
特点是
水流动力作用强,松散主要靠垂直交变介质流的脉动升举作用,松散空间和程度大,分层发生在介质流方向,钻隙对分层有重要意义
溜槽选矿
利用矿粒在斜面运动的水流中运动状态的差异进行选矿的方法。
(矿粒群给入缓倾斜
最大不超过
)
由于不同密度和粒度的矿粒沉降速度不同,分层结果是密度大的粗粒位于最底层,密度小的细粒位于最上层,而密度大的细粒和密度小的粗粒居于中间
溜槽选矿设备1
螺旋选矿机(重力
离心力联合式,组成
螺旋槽
机架
截料器
冲洗水管)一般用于选别2~0.074
毫米的物料
特点简单易制,不需动力,适应性强,单位面积生产率高,操作方便,缺点是设备磨损大,富矿比低
2
扇形溜槽及圆锥选矿机3
皮带溜槽4
离心选矿机
摇床选矿
细粒物料的主要重选方法之一
基本过程:
由给水槽给入冲洗水,铺满横向倾斜的床面,并形成均匀的斜面薄层水流,给矿浆给入往复摇动的床面时,矿粒在重力,水流冲力,床面摇动产生的惯性力,以及摩擦力等综合作用下,按密度松散分层,同时,不同密度的矿粒以不同的速度,沿床面纵向和横向运动。
因此它们的合速度偏离摇动方向的角度亦不懂,最终,不同密度的矿粒在床面上呈扇形分布,从而达到分离
摇床选矿的特点:
1
床面的强烈摇动,使松散分层和运搬分离得到加强。
2
他是斜面薄层流水选矿的一种,因此,等降的矿粒可因其移动速度不同而达到按密度分选。
3
不同性质矿粒的分离,不单纯取决于纵向和横向的移动速度,而主要取决于它们合速度偏离摇动方向的角度。
摇床主要有床面,
机架及床头等部分组成,摇床的床面是一缓倾(小于10
度》的平板
影响摇床选矿过程的因素,1
摇床运动的不对称性2
冲程和冲次3
水量和坡度4
给矿体积和给矿浓度5
给矿粒度和形状
重介质选矿
在密度大于水的介质中,使矿粒群按密度分选的一种选矿方法。
浮选
即泡沫浮选,是依据各种矿物的表面性质的差异,从矿浆中借助于气泡的浮力,选分矿物的过程,一定浓度的矿浆并加入各种浮选药剂,在浮选机内经搅拌与充气产生大量的弥散气泡,于是,呈悬浮状态的矿粒与气泡碰撞,一部分可浮性好的矿粒附在气泡上,上浮至矿液面形成泡沫产品通常为精矿;不浮矿物留在矿浆内,通常为尾矿,从而达到分选的目的。
(碰撞
附着
上浮)
浮选法的发展经过了三个基本阶段1
表层浮选阶段2
全油浮选阶段3
泡沫浮选阶段
浮选过程包括以下作业:
1
浮选前的矿浆准备作业
目的是得到粒度适宜的,基本上解离的矿粒2
加药调整作业
目的是调节与控制界面的物理化学性质,促使气泡与不同矿粒的选择性附着,从而达到彼此分离的目的.3
充气浮选作业
调制好的矿浆,引入浮选机内,由于浮选机的充气搅拌作用,形成大量的弥散气泡,提供了矿粒与气泡接触机会
正浮选
将有用矿物妇孺泡沫产品中,而将脉石矿物留在矿浆中
反浮选
将脉石矿物浮入泡沫产品中,将有用矿物留在矿浆中
优先浮选
将有用矿物依次一个一个的选出为单一的精矿
混合浮选
将有用矿物共同选出为混合精矿
浮选在应用上的特点
处理细粒难选贫矿石一般较其他选矿方法效率高,扩大了资源的利用范围,做到物尽其用
缺点是需要将矿石磨细,使用的浮选药剂目前尚较昂贵,且易于造成环境污染或增加精华设施等,其辅助生产过程比较复杂
浮选药剂按其用途分
捕收剂
起泡剂
活化剂
抑制剂
调整剂
浮选过程中的充气矿浆是由
矿物颗粒
水
气泡
组成
通常把浮选过程中的充气矿浆叫三相体系
相间的分界面叫相界面
为了判断、比较矿物表面湿润性的大小常用接触角来度量
接触角
以三相湿润周边上的一点为顶点,以固水交界线为一边,以气水交界线为另一边,经过水相的夹角
接触角是反映矿物表面亲水性与疏水性强弱程度的一个物理量。
接触角越大,表示矿物表面的亲水性越弱,气泡越易排开矿物表面的水化膜,矿物在气泡表面的附着也越稳
固,
也越易浮选,反之难于浮选
在浮选过程中矿粒附着于气泡上经历以下三个阶段1
矿粒与气泡相互接近于接触阶段2
矿粒与气泡之间的水化膜变薄与破裂阶段3
矿粒克服了脱落力的影响,在气泡上附着阶段
吸附现象
物质在表面层中自发的富集现象
三相泡沫
在矿浆中形成的气泡的表面附有大量疏水矿粒,这种附有矿粒的气泡叫三相泡沫。
浮选对象是固体介质是液体载体是气相。
药剂制度浮选过程中加入药剂的种类和数量、加药地点和加药方式统称为药剂制度。
其分类1捕收剂(黄药、油酸、煤油)以提高矿物的疏水性;2起泡剂(松油、二号浮选油)防止气泡的兼并,使分散在矿浆中的气泡具有较小的直径和一定的寿命,增大气泡的机械强度,降低气泡的运动速度,增加气泡在矿浆中的停留时间;3活化剂以增强矿物表面对捕收剂的吸附能力;4抑制剂(石灰、氰化钾、硫酸钠、重铬酸钾)以
削弱捕收剂与矿物表面的作用,从而降低与恶化矿物可浮性的一种药剂;5
调整剂以调整矿浆的酸碱度、分散和团聚。
浮选机应
具备工作连续可靠、耐磨、耗电少、构造简单等良好的机械性能还应满足1
充气作用2
具有搅拌作用3
具有调节矿浆面,矿浆循环量,充气量的作用4
对于浮选所获泡沫产品及槽内残留矿浆,具有能连续不断的排除作用.
浮选机发展的关键是改进充气装置与充气结构。
发展趋势是1重启程度高生产能力大2电能消耗少3结构简单便于调整和维护。
可分为三类1
利用机械的作用使空气粉碎成气泡的浮选机称为机械搅拌式浮选机2
气流通过细孔进行充气的浮选机称为压气式浮选机3
从矿浆中析出空气进行充气的浮选机称为变压浮选机
磨矿细度必须满足下列要
求1
有用矿物基本上单体解离2
粗粒单体矿粒粒度,必须小于矿物浮选的粒度上限3
尽可避免泥化
充气
就是把一定量的空气送入矿浆中,并使它弥散成大量微小的气泡,以便使疏水性矿粒附着在气泡表面上
矿浆搅拌的目的
在于促使矿粒均匀的悬浮于槽内矿浆中并使空气很好的弥散,造成大量活性气泡
浮选流程的选择主要取决于
矿石的性质对精矿质量的要求,矿石性质主要有
:
原矿品位和物质组成,矿石有用矿物的嵌布特性及共生关系,矿石在磨矿过程中的泥化情况,矿物的物理化学特性(主要是浮选性)
选择浮选原则流程的任务,
在于解决浮选流程的段数和有用矿物的浮选顺序问题
阶段磨矿,阶段浮选流程,又可分为三种情况
:
1
尾矿再磨再选流程2
粗精矿再磨再选流程3
中矿再磨再选流程
优先浮选流程
依次分别浮选出各种有用矿物的浮选流程
混合浮选流程
先将矿石中两种或两种以上有用矿物一起浮选出得到混合精矿,然后将混合精矿依次分选出各种有用矿物流程
可浮性混合浮选流程(部分混合浮选流程)
在混合精矿中,根据各种有用矿物的可浮性的不同,分选出不同可浮性的混合精矿,然后再将各种混精矿依次分选出不同有用矿物的流程
浮选流程的结构
主要指精选,扫选的次数和中矿的处理方法等问题
当原矿品位较低,有用矿物的可浮性较好并对精矿质量要求较高时,应加强精选,即增多精选次数
当原矿品位较高,有用矿物的可浮性较差并对精矿质量要求不高时,应较强扫选,即增多扫选次数
在浮选流程中,得出的各种精选作业尾矿和各种扫选作业的泡沫产品,统称为中矿
中矿的处理方法,视其中连生体的含量,有用矿物的可浮性及对精矿的质量要求而定。
常见的处理方案有:
将中矿返回浮选回路的适当地点,将中矿返货磨矿分级回路中,将中矿单独选别处理,用其他矿石加工方法进行处理
磁选
利用各种矿物的磁性差别,在不均匀磁场中实现分选的一种选矿方法。
磁选过程
当矿浆进入分选空间后,磁性矿物在不均匀磁场作用下被磁化,从而受磁场吸力的作用,使其吸在圆筒上,并随之被转筒带至排矿端,排除成为磁性产品。
非磁性矿粒,由于所受的磁性作用力很小,仍残留在矿浆中,排除后成为非磁性产品。
要分离出磁性矿粒其必要条件是
:
磁性矿粒所受磁力必须大于与它方向相反的机械力的合力
磁场分为
均匀磁场(
各点的磁场强度大小相等方向一致)和非均匀磁场(各点磁场强度大小和方向都是变化的)
磁场的非均匀性用磁场梯度
表示
磁场梯度
磁场强度随空间位置的变化率
物体比磁化系数
体积磁化数与其密度的比值
矿物的磁性分类
物理中分为逆磁性
顺磁性
铁磁性
磁选中分为
强磁性矿物,中磁性矿物,弱磁性矿物,非磁性矿物
电选
利用各种矿物电性差别,在高压电场中实现分选的一种选矿方法
在电选中其主要作用的电性是矿物的导电率和介电常数,其次还有比导电度和矿物的整流性
选矿中常用的带电方式有
直接传导带电
感应带电
电晕带电
摩擦带电
影响电选过程的因素
物料性质(1
物料的湿度2
表面性质3
粒度组成4
给矿方式和给矿量)
电选机的可调参数(1
电压2
电极间的相对位置3
辊筒转速4
分离隔板的位置
化学选矿
利用化学作用将矿石中有用成分提取出来的方法。
它包括各种形式的焙烧、浸出,溶剂萃取,离子交换,沉淀。
电沉积、离子浮选等
精矿含水量
是衡量精矿质量的标准之一
精矿产品所含水分有四类
重力水分
毛细水分
薄膜水分
吸湿水分。
脱水方法有中立脱水、机械力脱水、热能脱水、磁力脱水等。
脱水的顺序是
先易后难,由表及里。
对重力水
采用沉淀浓缩、自然泄水或自过滤的方法
对毛细水分采用
强迫过滤的方法
对薄膜水分和吸湿水分只能采用
热力干燥的方法
沉淀浓缩
矿浆中的固体颗粒,在重力作用下向容器底部沉淀,清水则被挤向上方,使较稀的矿浆分出澄清液和浓矿浆的过程
过滤
矿浆在多孔的过滤介质上进行固相和液相分离的过程
任务是脱去物料中大部分毛细水分
过滤机有
重力过滤机
真空过滤机
压滤机
离心过滤机
磁过滤机
尾矿厂的尾矿设施一般包
括尾矿贮存系统(尾矿设施的主体尾矿沉淀池和尾矿坝是其主要构筑物)
尾矿运输系统
回水系统
尾矿净化系统。
尾矿危害:
侵占土地、植被破坏、土地沙化、粉尘污染及水体污染、溃坝造成人员财产损失,对环境污染主要是扬尘、重金属污染。
尾矿沉淀池分为1
河谷型2
河滩型和坡地型3
平地型
尾矿坝包括
初期坝和尾矿堆积坝
尾矿水的净化方法1
自然沉淀2
物理化学净化3
化学净化
选矿过程中取样的目的
,在于研究原料和选矿产品的组成,观察、分析、调整工艺过程和选矿机械的工作,以对选矿过程进行最佳化控制与科学管理
取样
试样的采取和加工过程
试样加工由
破碎
混匀
缩分
组成,环锥法混匀,四分法缩分。
选矿厂工艺工程的可检参数分为两类
主要可检参数和辅助可检参数
分析选矿厂的工作时,将平衡分为
工艺金属平衡和商品金属平衡
2.2
破碎作业的主要作用:
①满足分选机械对入选物料最大入选粒度的要求。
②满足有用矿物与脉石的解离要求。
③满足用户对选后产品粒度的要求。
(
1
)开路破碎系统
开路破碎系统:
一般是带有准备筛分作业。
(
2
)闭路破碎系统
闭路破碎系统:
一般是带有检查筛分作业。
分析选矿厂的工作时,将平衡分为:
工艺金属平衡和商品金届平衡。
工艺金属平衡(理论金属平衡)
:
根据矿石和选矿工艺过程中某一阶段产品的化学分析及矿石的重量编制,工艺平衡反映选矿过程的实际状况。
商品金属平衡(实际金属平衡)
:
根据实际所得到的全部选矿产品和商品
(
原矿、精矿
)
的重量和化学分析
(
品位
)
以及机械损失而编制的金属平衡。
商品平衡反映整个工厂的实际生产情况。
二者区别:
工艺金属平衡不考虑在不同选矿阶段中产品的机械损失,工艺回收率(理论回收率)一般要高于商品回收率(实际回收率)
。
仅在理想情况下,商品平衡回收率与工艺回收率才基本接近。
分析二者的差别,可以查明矿石处理过程的失常,找出金属流失的原因。
试样加工工序包括:
破碎、混匀、缩分三个部分。
作筛析检查的,则必须保持原来的粒度组成,只有混匀和缩分两个工序。
矿浆沉淀过程示意图:
澄清区、沉降区、过渡区、压缩区、耙子区
萨拉型转环式高梯度磁选机:
1
给矿2
清洗水3
冲洗水4
介质5
圆环6
螺旋管铁壳7
磁铁线圈8
冲洗位置9
非磁性颗粒10
磁性颗粒。
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3:
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