15-精矿、尾矿处理上

1精矿、尾矿处理2010年11月2内容提要•一、精矿脱水•二、尾矿处理3一、精矿脱水•1、固体物料中水分的性质•精矿产品所含水分有五类重力水分毛细水分薄膜水分吸湿水分化合水分强结合水弱结合水吸附水分吸收水分4图精矿含水的种类1——毛细水，2——吸湿水，3——重力水，4——薄膜水51.1重力水分•固体颗粒之间空隙中那部分在重力作用下可以自由流动的水分，就叫做重力水分。它是物料中最容易脱去的水分。61.2毛细管水分•松散物料的颗粒与颗粒之间有许多孔隙，孔隙较小时可发生产生毛细管现象。水分子保留在这些孔隙中和孔隙度有关，孔隙度越大可育保留的水分越多。图孔隙水分示意图7式中：h——为水柱高度，m;r——为毛细管半径，m；——为水的表面张力，N/m;——为物料的平衡接触角；——为水的密度，kg／m3；g——为重力加速度，m/s2。·2coshrg8•物料毛细管中水柱的高度，除与水的性质有关以外，还与物料和毛细管的直径有关。•毛细管直径越小，水柱高度越大；•此外，亲水性的物料接触角较小、，其毛细管中水中高度增大，因而其毛细管水分的含量增加。•毛细管水分根据所采用的脱水方法和毛细管直径的大小，只可脱除一部分而不能全部脱除。91.3薄膜水分•或称为结合水分。在固体物料和液相水接触时，在两相的接触面上，由于其物理化学性质与固体内部不同，位于固体或液体表面的分子具有表面自由能，将吸引相邻相中的分子，在固体表面形成水化膜。结合水分又可细分为强结合水和弱结合水。10•①强结合水。强结合水又称吸附结合水，指紧靠颗粒表面与表面直接水化的水分子和稍远离颗粒表面由于偶极分子相互作用而定向排列的水分子。前者由于静电力和氢键力的作用，水分子可牢固地吸附于颗粒表面，此种水具有高翻度和抗剪切强度，很少受温度的影响；后者与颗粒表面结合较弱，但仍有较高的豁度和抗剪切强度。•②弱结合水。弱结合水指与颗粒表面结合较弱的这部分结合水，在温度、压力出现变化时偶极分子之间的连接破坏，使水分子离开颗粒表面而在距其稍远部位形成的一层水。它具有氢键连接的特点，但水分子无定向排列现象。11•通常，进入双电层紧密层的水分子为强结合水，在双电层扩散层上的水分子为弱结合水。结合水与固体结合紧密，不能用机械方法脱除，而应用干燥法只能去除一部分，当物料与湿度大的空气接触时那部分水分又会被吸收回来。121.4吸湿水分•由于固体颗粒表面的吸附作用，把水分子吸附在它的表面上，并通过渗透作用而达到固体颗粒的内部。附着在颗粒表面的水分叫吸附水分；•渗透到颗粒内部的水分叫吸收水分，•二者合称吸湿水分。即使用热力干燥的方法也不能把百全部除尽。131.5化合水分•化合水分是水分和物质按固定的质量比率直接化合而成为新物质的一个组成部分。它们之间结合牢固，只有在加热到物质晶体被破坏的温度才能使化合水分释放出来。142脱水方法和脱水流程•固液分离（solid--liquidseparation,ordewatering）是指从悬浮液中分离出固相和液相物料。•固液分离能实现以下目的：回收有用固体（废弃液体）；回收液体（废弃固体）；回收固体和液体；分级与脱泥。15•2.1脱水方法•固液分离按其工作原理可分为三类：•(1）机械分离法。机械分离法是利用机械力（重力、压力等）使水分与固体物料分离的方法，如沉淀浓缩（thickening）、过滤（filtration）、重力脱水和离心力脱水等。•(2）加热法。加热法是利用热能使水汽化而与固体物料分离的方法，如干燥。•(3）物理化学分离法。物理化学分离法是利用吸水性化学品，如石灰、无水氧化钙等吸收固体物料的水分。16•脱水的顺序是先易后难，由表及里。•对于重力水分可采用沉淀浓缩、自然泄水或自过滤的方法。也就是利用固体颗粒或水分本身的重力来脱水。•对毛细水分采用强迫过滤的方法，就是利用压力差或离心力使水分从固体颗粒中分离出来。•至于薄膜水分和吸湿水分则只能采用热力干燥的方法。17•2.2脱水流程•根据物料所含水分的性质，目前在选矿厂中，常用两段和三段脱水流程，一段脱水流程应用较少。•如果对精矿产品水分限制不严或精矿脱水性能较好的，采用浓缩、过滤两段脱水流程比较简单经济。•对于细粒精矿产品或精矿产品水分限制较严的，则采用浓缩、过滤和千燥三段脱水流程。但干燥脱水作业费用较高，而且精矿损失大。•北方的一些选厂在夏季时采用两段脱水，到冬季（结冰期）才采用三段脱水。•一般，浓缩产品的浓度约为40~60%；过滤后滤饼的水分在15~20%，个别容易过滤的物料可能低于10%；干燥产品的水分在10％以下。183固相物料的性质对固液分离的影响•(1）孔隙度。孔隙度大时存在水分多，毛细管作用弱而水分易脱除；孔隙度小时存在水分少，但毛细管作用强水分不易脱除。•(2）比表面积。它是指单位质量物料所具有的总表面积。比表面积越大，吸附的水分越多且不易脱除。•(3）密度。同样质量的物质，密度大的其体积越小，比表面积越小，吸附的水分也少，一般选煤厂产品水分常比选矿厂产品水分高，正是这个道理。•(4）润湿性。润湿性差的疏水矿物，含水量少且易脱除；而亲水矿物的含水量较疏水矿物多且脱水较困难。•(5）细泥含量。泥质属亲水矿物，一方面它充填于物料间隙而使毛细管作用增强，另一方面它附着在矿粒表面而使物料水分增高，这两种情况的水均不容易脱除。•(6）粒度组成。物料的粒度组成越小，其比表面积越大，吸附的水分多且不易脱除；物料的粒度组成均匀时，颗粒间空隙较大，容纳的水分多但却易脱除；若粒度组成不均匀，细颗粒充填在粗粒的孔隙中而使颗粒孔隙微小，毛细管作用增强，其水分难于分离。194沉淀、浓缩•4.1沉淀浓缩的墓本原理•矿桨中的固体颗粒，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桨的过程，称为沉锭浓缩。20图矿浆沉淀过程示意A——澄清区，B——沉降区，C——过渡区，D——压缩区21图沉降——沉积曲线22图沉降曲线23图浓度对沉降的影响24•图为煤泥水的典型沉降曲线，该图所表示的浓度对沉降过程的影响与上图是一致的。图沉降曲线1.煤泥水浓度,25g/L;2.煤泥水浓度,10g/L;3.煤泥水浓度,50g/L25图矿浆在浓缩机中的沉淀过程A—澄清区，B—沉降区，C—过渡区，D—压缩区，E—耙子区265过滤•过滤是指矿浆在多孔的过滤介质（如滤布）上进行固相与液相分离的过程。•过滤的任务就是要脱去物料中大部分毛细水分。所以必须借助于一定的外力作用。27•在推动力的作用下，迫使含有固体颗粒的流体通过多孔介质，而固体颗粒则被截留在介质上，从而达到流体与固体分离的目的。所以，过滤过程的物理实质是流体通过多孔介质和颗粒床层的流动过程，因此流体通过均匀的、不可压缩的颗粒床层的流动规律是研究过滤过程的基础。28图过滤方法示意1—滤浆（矿浆）,2—滤饼，3——过滤介质（滤布）,4—滤液29•过滤过程所用的基本构件是具有微细孔道的过滤介质。要分离的混合物置于过滤介质一侧，在流动推动力的作用下，流体通过过滤介质的孔道流到介质的另一侧，而颗粒被介质截留，从而实现了流体与颗粒的分离。•在工业上过滤应用非常广泛，它既用于分离连续相为液体的非均相混合物，也可用于分离连续相为气体的非均相混合物；既可以分离较粗的颗粒，也可以分离比较细的颗粒，甚至可分离细菌、病毒、高分子。30图过滤过程图过滤操作示意图31•促使流体流动的推动力可以是重力、压力差或离心力。•由于流体所受的重力较小，所以一般只能用于过滤阻力较小的场合。•而压力差可根据需要定，因此应用十分广泛。32•过滤介质是一种多孔性物质。选矿厂常用滤布作过滤介质。过滤介质上的小孔称为滤孔。滤孔的大小可以大于固体颗粒直径好几倍。由于固体颗粒在滤孔上面能形成一种拱状结构，如图所示，所以固体颗粒不会从滤孔中穿透过去，而水则能顺利地流过去。过滤刚开始时，滤液有点浑蚀，但稍后，当滤孔上逐渐形成拱状结构时，滤液就变清洁。33图拱状结构示意1—固体颗粒，2—薄孔，3—过滤介质34•一般情况下过滤介质应具备下列条件：•①多孔性，提供的合适孔道既使液体通过又对流体的阻力小，又能截住要分离的颗粒；•②具有化学稳定性，如耐腐蚀性、耐热性等；•③足够的机械强度，使用寿命长，因为过滤要承受一定的压力，且操作中拆装、移动频繁。35•工业上常用的过滤介质主要有：•（1）织物介质，又称滤布。•（2）堆积介质•（3）多孔固体介质•（4）多孔膜366干燥•干燥是指含有水分或其他溶剂的湿物料，受热之后使其中的水分或其他溶剂气化，除去湿分的过程。•干燥过程不同于浓缩、过滤等机械脱液的分离过程，它是一个传热传质的过程，可较为彻底地去除物料表面甚至内部的湿分。•由于干燥过程中，湿分发生相变，所以与机械去湿相比，其能耗较大，费用较高。由于干燥过程费用高，故只有对精矿水分有特殊要求的产品方考虑干燥。37•干燥时，物料的加热方法有直接加热法和间接加热法。•直接加热是加热的气体既作载热体又作干燥介质。加热气体与干燥物料直接接触时，既向物料传热，又带走从物料中蒸发出来的蒸汽。•间接加热是作为载热体的热气体不与物料直接接触。其热量是利用器壁的热传导传给物体，而物料中蒸发出来的蒸汽，则借助另外的气体作介质而带动。•由于直接加热法效率高，故工业上多采用它。而间接加热法效率低，装置复杂，仅在处理特别稀贵的精矿时才采用之。38作业与思考题•1、物料中的水分有哪几种类型？•2、物料的性质对其水分的去除有何影响？•3、常见的过滤设备有哪些？•4、干燥的加热方式有哪几种？39Thanks!