选矿培训教材

前言选矿工艺技术与选矿设备的发展是同步的，设备的技术水平不仅是工艺水平的最好体现，其生产技术状态也直接影响着生产过程、产品的质量和数量以及综合经济效益。在这里主要介绍选矿的基本概念，简要介绍与选矿工艺相关的设备，由于编写时间仓促，水平有限，难免存在不当之处和错误，恳请指正！二零一二年八月目录选矿概述31选矿常用术语和定义1.11.2主要选矿方法与设备破碎32基本概念2.1破碎设备2.2破碎流程2.3目录筛分及筛分机械33基本概念3.13.2筛分设备磨矿与分级34基本概念4.1磨矿流程4.3分级设备4.44.2磨矿设备目录磁选35基本原理5.15.2磁选设备过滤设备366.1过滤设备浆体的输送37目录选矿工艺设备的发展、节能减排及尾矿综合利用88.18.28.3铁矿选矿设备铁矿选矿新工艺选矿节能措施尾矿综合利用技术8.4自然界蕴藏着极为丰富的矿产资源。选矿就是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，并达到使有用矿物相对富集的过程。选矿学是研究矿物分选的学问，是一门分离、富集、综合利用矿产资源的技术科学。第一章、选矿概述返回选矿重要性：例如：某钢铁厂铁精矿品位提高1%，高炉产量提高3%，焦降低18公斤/吨铁，节约石灰4～5%，减少炉渣1.8～2%，每年减少运输量48万吨。通过选矿，可以除去铁矿中的Ca、Mg、Si、S、P等有害元素。例如：某铜冶炼厂，铜精矿品位提高1%，每年多生产粗铜3135吨。1.1选矿•利用各种矿物的物理性质、化学性质或物理化学性质的差异，富集一种或多种有价矿物成为精矿的一门应用学科。它广泛应用于矿石原料加工工业，在冶金工业中，选矿是介于采矿与冶炼之间的一个矿物加工过程，加工对象主要是金属矿物和非金属矿物。•矿石：在现在技术条件下，可开采加工利用的矿物集合体。有用矿物：选矿要选出的目的矿物叫有用矿物。目前国民经济条件下尚不能利用的矿物叫脉石矿物。选矿的目的任务：提高品位达到冶炼要求，多种有用矿物分离利用，消除杂质。第一节、选矿常用术语及定义返回•1.2重力选矿•利用有矿物与脉石矿物密度差异，在流体机械中实现矿物的分离，如：金矿、钨矿、锡矿、砂矿等。•1.3磁电选矿•利用有矿物与脉石矿物磁性、电性的差异，在磁场中实现矿物的分离，如：铁矿、锰矿等。•1.4浮游选矿（浮选）•利用有矿物与脉石矿物表面润湿性差异，通过浮选药剂调整矿物的可浮性，在流体机械中实现矿物的分离。•其中，将有用矿物浮入泡沫产品中，而将脉石矿物留在矿浆中，这种方法叫正浮选。而有时将脉石矿物浮入泡沫产品中，将有用矿物留在矿浆中，这种方法叫反浮选。•1.5化学选矿•利用化学药剂的选择性分解作用，实现目的矿物的分解和提取，如：黄金氰化、氧化铜矿浸出、铀矿浸出等。•1.6原矿•从矿山开采出来未经选矿或其他技术加工的矿石。少数原矿可直接应用，大多数原矿需经选矿或其他技术加工后才能利用，在选矿中，经过碎磨进入分选作业的矿石称作入选原矿。•1.7精矿•原矿经过选矿后有用成分得到富集的产品。•每一个分选作业都可得出相应的精矿，每一分选作业有两种或两种以上的产物，精矿是产物中有用成分含量最高的部分。原矿经过预选或粗选作业，有用成分初步富集的产品称作粗精矿，粗精矿需经过精选作业才能得到最终精矿。矿石中含有两种或两种以上有用矿物，在选矿时被一起选出的精矿产品，称作混合精矿。•1.8尾矿•选矿作业得出的有用成分含量最低的产物。产物中有用成分含量低到当前技术经济条件下不宜再分选时，称作最终尾矿。•1.9中矿•原矿经粗选得到的，有用成分含量介于精矿和尾矿之间，尚需进一步处理的中间产物。•1.10品位•品位是指选矿产品中金属或有价成分的百分含量。例如，铜精矿品位为15%，即铜精矿中铜金属的含量为15%。对于贵金属矿，常用克/吨表示。•品位是评定产品质量的指标之一。通常用α表示原矿品位；β表示精矿品位；θ表示尾矿品位。•1.11产率•产品重量对于原矿重量之比，叫该产品的产率，以γ表示。例如，选矿厂每昼夜处理原矿石重量(Q原)为500吨，获得精矿重量(Q精矿)为30吨，则精矿产率(γ精矿)为：•尾矿产率(γ精矿)为：•1.12金属回收率•精矿中金属的重量与原矿中该金属的重量之比的百分数，称为金属回收率，常用ε表示。回收率可用下式计算：•ε=β（α—θ）/[α（β—θ）]*100％•或者ε=γβ/α•式中：α表示原矿品位；β表示精矿品位；θ表示尾矿品位；γ表示精矿产率。•金属回收率是评定分选过程(或作业)效率的一个重要指标。回收率越高，表示选矿过程(或作业)回收的金属越多。所以，选别过程中应在保证精矿质量的前提下，力求提高金属回收率。•回收率和精矿品位是一对相互矛盾的指标，精矿品位要求越高，则回收率就越低。适宜选矿指标的需要考虑技术和经济因素，综合确定。•1.13选矿比•选矿比即原矿重量对于精矿重量之比值。•1.14富集比•富集比或称富矿比，即精矿中有用成分含量的百分数β和原矿中该有用成分含量的百分数α之比值，常以i表示。它表示精矿中有用成分的含量比原矿中该有用成分含量增加的倍数。•1.15粗选•对入选原矿进行初步分选的作业或过程。原矿经过粗选，被分为粗精矿（或混合精矿）、中矿和尾矿等两种以上的产物。粗选可以由一个分选作业来完成，也可以由若干分选作业组成的粗选段或粗选厂来完成。•1.16精选•对粗精矿进行富集或除杂，或对混合精矿中各有用组分进行分离的分选作业。精选作业次数可以是一次或多次。它可以是分选流程中的精选作业，也可以组成精选段或精选厂对粗选段（或粗选厂）的粗精矿或混合精矿进行深选富集或分离。•1.17扫选•从粗选的尾矿中进一步回收有用成分的分选作业。扫选作业次数可以是一次或多次，扫选作业的精矿一般尚不是合格产品，需返回前面作业或送另一单独分选作业再选。选矿技术的发展很大程度上是与选矿工艺的改进和选矿设备的发展息息相关的。我国有色金属矿产资源富矿少，贫矿多；粗颗粒少，细颗粒多；单一矿少，共生矿多。为了充分利用这些“贫、细、杂”的矿产资源，实现矿业的可持续发展，必须大力开发选矿工艺，如重选、磁电选、浮选、重介质预选等相互联合的各种联合选矿工艺。第二节、主要的选矿方法与设备返回1、重选工艺与设备我国是个矿产资源十分丰富的国家，重力选矿工艺也得到了长足的发展，目前国内已建立起了一大批大、中型重力选矿厂，选矿工艺技术的研究也取得了很大的进步。重选法被推广应用于处理铁矿石，并在铅、锌、锑有色金属矿山建立起重介质预选车间，另外重选法还在建材、化工，特别是煤炭工业中得到广泛的应用，且已达到了世界先进水平。重力选矿是按矿物密度差分选矿石的方法，在当代选矿方法中占有重要地位。重选也是一种比较经济的选矿工艺。在钨、锡矿石选矿、黑色金属矿石选矿中占据重要的作用。重选工艺的主要设备有：分级、跳汰、摇床和螺旋溜槽等。重选工艺流程方面采用（1）贫、富分选，（2）粗、细分选，(3)砂、泥分选，防止过磨(磨前抛弃尾矿或选出精矿)等较为合理的重选流程，以及采用磁、重、浮等各种联合流程；•在机械化方面，采用重介质方法代替了手选，采用机械选矿设备代替人工淘洗等作业；•在重选设备方面，研制了：•（1）振动溜槽（2）梯形跳汰机•（3）复振跳汰机（4）螺旋选矿机•（5）螺旋溜槽（6）离心选矿机•（7）离心摇床等•而在这些选矿设备中有些则是我国创制的，例如离心选矿机和离心摇床。重力选矿的特点：（1）、重力选矿设备制造简单，设备稳定性好，操作方便，成本低廉，技术也相对成熟。（2）、在选矿生产中不耗用贵重的药剂，排出的尾矿对于环境污染小。（3）、丢弃块状围岩和粗粒尾矿，选别嵌布粒度较粗的弱磁性矿物；（4）、与其他选矿方法配合回收嵌布粒度较细的弱磁性矿物。（5）、在有矿物嵌布粒度较粗的情况下，重选可以得到较好的分选指标。可以生产出粗精矿或混合精矿，也可以得到最终精矿。2、磁电选工艺与设备电选工艺和设备在我们管理局基本不用，这里就不介绍。磁选：基于矿物间磁性差异，在不均匀磁场中实现矿物之间分离的一种选矿方法。目前，国内外使用的磁选机种类很多，分类方法不一。(l)按磁选机的磁源可分为：永磁磁选机与电磁磁选机；(2)根据磁场强弱可分为：弱磁场磁选机，中磁场磁选机，强磁场磁选机；(3)按选别过程的介质可分为：干式磁选机与湿式磁选机；•(4)按磁场类型可分为恒定磁场、脉动磁场和交变磁场磁选机；(5)按机体外形结构分为带式磁选机、筒式磁选机、辊式磁选机、盘式磁选机、环式磁选机、笼式磁选机和滑轮式磁选机。磁选工艺应用用途：黑色金属矿选矿―铁矿石磁选；有色和稀有金属矿精选―钨锡分离、铜钼分离、铜铅分离；重介质选矿中磁性重介质的磁选回收；非金属矿物原料选矿中除去含铁杂质―高岭土除铁；废水处理。磁选设备(1)湿式弱磁场永磁筒式磁选机这种磁选机主要用于分选强磁性物料。(2)电磁磁滑轮设备由沿物料运行方向极性交变或极性单一的多极磁系组成。电磁磁滑轮的磁感应强度可达0．1～0．15T，给矿粒度10～100mm。滑轮的尺寸(600～1000)×(1700～2400)mm。它在选矿厂中的作用和永磁磁滑轮相同。(3)干式永磁筒式磁选机设备结构:它的主要部分由滚筒和磁系构成。磁系和磁场特性：磁系为锶铁氧体。应用：细粒强磁性矿物粒的干选，磁性材料的提纯，粉状物料中排除磁性杂质。•(4)超导高梯度磁选机设备结构：周期式的超导高梯度磁选机是一台设超导磁滤器。主要部分是超导线圈、制冷机构、分选机构、给矿机构等。该超导磁法器可作为：1)磁分离过程基础研究的实验室装置；2)模拟大型装置操作条件的中间试验之用；3)小规模生产用。3、浮选工艺与设备浮选即泡沫浮选，是根据矿物表面物理化学性质的不同来分选矿物的选矿方法。浮选工艺在浮选过程中，矿物的沉浮几乎与矿物密度无关。比如黄铜矿与石英，前者密度为4.2，后者为2.68，可是重矿物的黄铜矿很容易上浮，石英反而沉在底部。经研究发现矿物的可浮性与其对水的亲和力大小有关，凡是与水亲和力大，容易被水润湿的矿物，难于附着在气泡上，难浮。而与水亲和力小，不易被水润湿的矿物，容易上浮。因此可以说，浮选是以矿物被水润湿性不同为基础的选矿方法。一般把矿物易浮与难浮的性质称为矿物的可浮性。浮选就是利用矿物的可浮性的差异来分选矿物的。在现代浮选过程中，浮选药剂的应用尤其重要，因为经浮选药剂处理后，可以改变矿物的可浮性，使要浮的矿物能选择性地附着于气泡，从而达到选矿的目的。浮选与其他选矿方法一样，要做好选别前的物料准备工作，即矿石要经过磨矿分级，达到适宜于浮选的浓度、细度。此外，浮选还有以下几个基本作业：（1）、矿浆的调整与浮选药剂的加入其目的是要造成矿物表面性质的差别，即改变矿物表面的润湿性，调节矿物表面的选择性，使有的矿物粒子能附着于气泡，而有的则不能附着于气泡。（2）、搅伴并造成大量气泡借助于浮选机的充气搅拌作用，导致矿浆中空气弥散而形成大量气泡，或促使溶于矿浆中的空气形成微泡析出。（3）、气泡的矿化矿粒向气泡选择性地附着，这是浮选过程中最基本的行为。（4）、矿化泡沫层的形成与刮出矿化气泡由浮选槽下部上升到矿浆面形成矿化泡沫层，目的矿物富集到泡沫中，将其刮出而成为产品。而非目的矿物则留在浮选槽内，从而达到分选的目的。通常浮选作业浮起的矿物是有用矿物，这样的浮选过程称之为正浮选，反之，浮起的矿物为脉石，则称之为反浮选(或称逆浮选)。浮选工艺是一个较复杂的矿石处理过程，其影响因素可分为不可调节因素(原矿性质和生产用水的水质)和可调节因素(浮选流程、磨矿细度、矿浆浓度、温度、矿浆酸碱度、浮选药剂制度)。浮选设备为了实现矿粒之间的分离，矿物表面必须具有不同的润湿性，又有数量和质量满足需要的泡沫，还应有合适的机械设备，使它们分成性质和质量各不相同的产品，这些设备就是浮选机。浮选机是实现浮选过程的重要设备。浮选效果的好坏，除药剂、工艺流程的影响外，浮选机性能的优劣有着相当大的关系。为此，各国在改进和发展浮选机方面都做了相当多的工作。浮选机类型：机械搅拌式浮选机、充气式浮选机、混合式浮选机或充气搅拌