第二部分碎矿磨矿与分级

第二部分碎矿磨矿与分级绪论：一、矿物、矿石的概念1.矿物、矿石的概述矿物：地壳中具有固定化学组成和物理性质的天然化合物或自然元素。地球的外壳是由岩石组成的，岩石是由矿物组成的。有用矿物：能够为人类利用的矿物。脉石矿物：在矿石中，目前工业上尚不能利用的一些矿物。矿石：含有有用矿物的矿物集合体，其中有用成分在现代技术经济条件下能够回收加以利用。矿床：在地壳或地表上矿石大量积聚具有开采价值的区域。2.矿石的分类矿石的种类很多，除了金属矿石和非金属矿石之分外，在金属矿石中还按金属存在的化学状态分成硫化矿石、氧化矿石和混合矿石。当矿石中只含有一种有用金属时，称为单金属矿石；含有两种以上金属时，称为多金属矿石。元素赋存状态：元素赋存状态是指元素在工业固体原料、产物中的存在形式及其在各组成物相中的分配比例，其主要有独立矿物、类质同象及吸附等三种形式。矿物单体解离度：矿石经过破碎和磨矿后，呈单矿物从矿石其它组成矿物中分离出来的颗粒称为单体；未被解离成单矿物颗粒而呈两种或多种矿物连生在一起的，称为连生体。某种矿物解离为单体的程度就称之为该矿物的单体解离度，以该矿物单体颗粒的重量百分比或体积百分比来表示。矿物嵌布特征：矿物嵌布特征是指矿物的颗粒大小、形状、与脉石矿物的结合关系以及空间分布特征。为使矿物嵌布特征的研究结果对选矿具有更明确的指导意义，常结合矿物在工艺流程中的状况，将矿物嵌布特征划为不同的分选类型解离度：矿石经过破碎和磨矿后，呈单矿物从矿石其它组成矿物中分离出来的颗粒称为单体；未被解离成单矿物颗粒而呈两种或多种矿物连生在一起的，称为连生体。某种矿物解离为单体的程度就称之为该矿物的单体解离度，以该矿物单体颗粒的重量百分比或体积百分比来表示。在选矿工艺加工过程中，它们联合在一起同时作用于工艺流程，尤其是对碎矿、磨矿阶段的影响更为突出。二、选矿的目的和任务1、选矿的目的：从矿山开采出来的矿石，一般品位都比较低，为了满足下一步处理的要求，在冶炼之前就需要用选矿的方法，将脉石和有用矿物分开，使金属品位提高，得到适于冶炼或其它部门要求的原料。矿石中往往都含有几种有用成分，为了最充分利用矿产资源，必须尽可能的将它们分别回收，选出符合要求的单独精矿。此外，矿石中除了有用成分外，常含有有害杂质，在冶炼中，这些有害杂质常常会影响金属的质量，因此必须在冶炼前去除有害杂质。选矿的任务：分离有用矿物和脉石，把共生的有用矿物尽可能的相互分离成单独的精矿，除去有害杂质，充分合理的利用矿产资源。三、选矿过程和选矿方法1.选矿方法根据不同的矿石类型和对选矿产品的要求，在实践中可采用不同的选矿方法。常用的选矿方法有重选法、磁选法、电选法和浮选,其中浮选法应用最广。重选法广泛地应用于黑色、有色、稀有金属和煤的分选；磁选法多用于黑色金属和稀有金属的分选，也可用于从非金属矿物原料中除去含铁杂质，还可用于净化生产、生活用水以及重介质选煤中磁铁矿的回收；电选法用于有色金属矿石和稀有金属矿石、黑色金属(铁、锰、铬)矿石的分选，还用于非金属矿石(如煤粉、金刚石、石墨、石棉、高岭土和滑石等)的分选；浮选法可用金属及非金属矿物的分选。此外，还有光电选矿法、化学选矿法及其他特殊选矿法。各种选矿方法有时单独使用，有时是几种方法的联合应用。2.选矿过程矿石的选矿处理过程是在选矿厂中完成的。不论选矿厂的规模大小，一般都包括以下三个最基本的工艺过程：①矿石分选前的准备作业:包括原矿的破碎、筛分、磨矿、分级等工序本过程的目的是使有用矿物与脉石矿物单体分离，使各种有用矿物相互间单体解离为选矿分离创造适宜的条件.②分选作业:借助于各种选矿方法将有用矿物同脉石分离，并使有用矿物相互分离,富集获得最终选矿产品.③分选后产品的处理作业:包括各种精矿、中矿、尾矿产品的脱水，浓缩、过滤、干燥和洗水澄清循环复用等。三、选矿过程和选矿方法1、规则颗粒的粒径：如颗粒是理想的规则几何体，用1~3个特征长度准确地描述其形状及大小。2、非规则颗粒的粒径：用一个长度量纲——名义直径或标准直径表示，名义直径dn通常采用的有四种名义直径：轴径、当量球径、当量圆径、统计直径。1.1粒径与粒度(1)轴径是指颗粒的特征线段的算术或几何平均值。二轴平均径：平面团形长径和短径的算术平均值db＝(L+b)/2三轴平均径：立体图形三维尺寸的算术平均值dc＝(L+b+h)/31.1粒径与粒度（2）当量球径是指与颗粒同性质的球体直径体积直径：（V为颗粒实际体积）面积直径：（S为颗粒的表面积）自由降落直径：36dvVSds06fslldgv1.1粒径与粒度（3）当量圆径是指与颗粒的投影轮廓同性质的团的直径。4(AaAd为颗粒投影面积）1.1粒径与粒度加权的算术平均值：加权的几何平均值：加权的调和平均值：中位数：以混合料各粒级累计质量百分数对粒级作图，占混合料质量一半时所对应的颗粒尺寸。1niiidrd算1inriidd几何11/niiirdd调和1.1粒径与粒度1.2粒度分析方法粒度分析是一种技术操作．它的任务是测定碎散物料的粒度特性。选矿工程中常用的有以下三种：1)筛分分析法——此法是利用筛孔大小不同的一系列筛子对散料筛分，n层筛子可把物料分成(n+1)个粒级，各粒级的上、下限粒度通常就取相应筛子的筛孔尺寸。筛分分析法广泛用于测定0.04-100mm散粒的粒度组成，更大粒度的物料也可编制更大筛孔的筛子，但对于小粒度的物料，一是制作相应筛孔的筛子较困难，二是很难筛得充分。一般干筛的分级粒度最小至0.1mm。0.04-100mm物料须用湿筛。筛分分析法的特点是设备简单，易于操作，但筛析结果受颗粒形状和筛分时间的影响较大。2)水力沉降分析法——此法是利用水力分析装置，根据不同粒度的颗粒在水介质中沉降速度不同而分成若于粒级。该法适用于测定l-75μm细粒物料的粒度组成，其特点是不像筛分分析法那样严格按颗粒几何尺寸分级，而是按沉降速度分级。因水力沉降过程受颗粒密度和形状的影响，密度大的小颗粒与密度小的大颗粒有可能进入同一个粒级。3)显微镜分析法——此法是利用显微镜观察微细颗粒的大小和形状，适用于0.1-50μm的物料，可检查分选产品或校正水力沉降分析结果，也可研究矿石的结构其主要特点是直观。4)激光粒度分析法1.2筛分分析1.2.1筛分工具1.标准筛标准筛是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（21/2美国、英国、加拿大；101/10法国、前苏联等）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，分另别用以收集筛下产品和防止物料溅失。2.非标准筛非标准筛并非是随意制作的筛子，对某些主要特征一般都作出规定。如煤炭工业规定筛孔尺寸依次为100mm、50mm、25mm、13mm、6mm、3mm、0.5mm，必要时可以增减筛孔尺寸。很显然，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。1.2.2筛分试验筛分试验按筛分物料粒度的大小分为大筛分与小筛分，大筛分使用非标准筛，小筛分使用标准筛；按筛分时是否使用水介质促进筛分的进行又分为干筛与湿筛。因大粒度物料容易筛分，当试料水分与含泥量较大时，可以先晾晒，因此，大筛分一般采用干筛。对于小筛分，当试料水分与含泥量较小且要求不甚严格时，可采用干筛，否则宜采用湿筛。筛分试验所用试样的重量与试样的粒度有关，见表1-1-2表1-1-2试样量与粒度关系表物料最大粒度/mm0.10.30.51351020试样最小重量/kg0.0250.050.10.20.52520筛分时间对筛分结果有较大的影响，衡量筛分是否完全的方法是，采用人工筛分，如果1分钟内所得筛下物料量小于筛分前筛上物料量的1%，则认为筛分完全，否则重筛。筛分试验后各粒级的重量和与原试样重量的差值，不得超过原试样的重量的1%-2.5%，否则重做。1.3筛分及基本理论(粒度特性曲线和粒度特性方程式)1.3.1粒度特性曲线累积粒度特性曲线有如下用途：①可确定任何指定粒度的相应累积产率；或由指定的累积产率查得相应的粒度。②可求出任一粒级(d1-d2)的产率，它等于粒度dl及d2所对应的纵坐标的差值。③由曲线的形状可大致判断物料的粒度组成情况。对于正累积的粒度特性曲线，若曲线向左下角凹进，表明物料中细粒级含量多；若曲线向右上角凸起，说明粗粒级含量多；若曲线近似直线，则表示粗、细粒度分布均匀。图1-1-3是根据表1-1-3绘制的半对数累积粒度特性曲线，因处，故曲线的左端不能画到粒度为零处。图1-1-4是根据表1-1-3绘制的全对数负累积粒度特性曲线，因纵坐标也采用了取对数处理，曲线已直线化了，这样便于求出该直线的斜率和截距，进而将曲线用数学方程式表示出来，借此确定颗粒粒度在物料中的分布规律。☆独立筛分☆准备筛分☆预先筛分与检查筛分☆脱水筛分☆脱泥筛分与脱介筛分☆选择性筛分1.独立筛分当筛分产品作为最终产品供给用户使用时，称为独立筛分，如煤、铁矿石和建筑石料的筛分。2.准备筛分当筛分是为分选作业提供不同粒级的入选矿物时，称为准备筛分，如重选及磁选前的矿物筛分。3.预先筛分与检查筛分当筛分作业和破碎作业配合进行时称为辅助筛分。若用在破碎前把合格粒级预先筛出叫预先筛分：若用在破碎后以控制破碎产品的粒度则叫检查筛分。预先筛分有时也称为准备筛分。许多情况下，一个筛分作业能同时起预先筛分和检查筛分的作用.4.脱水筛分将伴有大量水的碎散物料(如渣浆、泥浆、矿浆等)作为筛分原料，以脱除其中液相为目的的筛分称为脱水筛分。例如湿法选矿或选煤生产，都需要在水介质中进行，精、尾矿(煤)中含有大量的水，脱水筛分一方面可以提高产品质量，便于贮存和运输等，另一方面可以回收水，以便循环使用。5.脱泥筛分与脱介筛分为达到一定的工艺目的，将碎散物料或伴水的碎散物料作为筛分原料，脱除其中细粒的筛分，称为脱泥筛分或脱介筛分。例如，在重介质选煤时，为了减轻煤泥对介质系统的污染，在煤进入重介质分选机前所进行的脱泥筛分；在跳汰选煤时，为降低洗水粘度，提高细粒煤的分选效率，在煤进入跳汰机前的脱泥筛分.6、选择性筛分通常，筛分是将碎散物料按几何尺寸(粒度)进行分离的，但在某些情况下，筛分可将散料按质量分离，如选矿或选煤生产中按品位或灰分分离，这种筛分称为选择性筛分。例如，一些铁精矿再磨循环中的细粒筛分就有选择性筛分的作用，通过细筛能提高铁精矿品位；在以含黄铁矿为主的高硫煤中，硫分大部分集中在大块煤内，通过筛分可将硫分除去；在某些煤矿，块煤灰分与末煤灰分不同，通过筛分可降低某一筛分产品的灰分；很多种煤块的脆性比混杂其中的矸石块脆性大，用滚筒碎选机边破碎边筛分，就能使低灰分的筛下物和高灰分的筛上物分离2.1.3筛分机械的类型及其主要特点筛分机械按筛面的结构形式和运动形式，将其分为以下几种类型。1．固定筛2．滚筒筛3．振动筛4．其他筛分机筛分过程碎散物料的筛分过程，可以看做由两个阶段组成：一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面，简称穿层或分层；二是细颗粒透过筛孔成为筛下物，简称透筛，同时粗颗粒也排出筛面成为筛上物。为此，物料和筛面之间必须存在相对运动，使粗粒层经常处于松散状态，便于细颗粒穿过粗颗粒之间的空隙，促使细颗粒透筛。同时对筛面上的物料层必须有一定的输送能力。实践表明：物料粒度小于筛孔3/4的颗粒，很容易通过粗粒物料形成的间隙，达到筛面，到达筛面后很快透过筛孔，这种颗粒称为易筛粒。物料粒度大于筛孔3/4的颗粒，通过粗粒物料形成的间隙比较困难，这种颗粒的直径愈接近筛孔尺寸，它透过筛孔的困难程度就愈大，这种颗粒称为“难筛粒”。物料在筛分过程中通过筛孔的速度取决于颗粒直径与筛孔尺寸的比值。2.2.1颗粒透筛的概率假定直径为d的单个球形颗粒在重力作用下向水平布置的筛面自由落下，筛丝