选矿处理

第8章固液分离一产品脱水的意义和目的★精矿水分是衡量精矿质量的标准之一；★便于装运，降低运费，满足进一步加工的需要；★洗水回用，节约用水；精矿品种水分标准铜、铅、锌、镍平时≤12％，冬季≤8％各种铁矿石平时≤12％，冬季≤7％炼焦精煤平时≤8％，冬季≤10％磷精煤、硫精矿平时≤12％，冬季≤8％钨精矿≤0.5％锑精矿（硫化锑）≤5.5％8.1概述固－液分离是指从悬浮液中分离出固相和液相物料。★回收有用固体，节约资源二固体散物料中水分的赋存1、重力水分：也称自由水或游离水，存在于颗粒之间及各种大孔隙之中。其运动受重力场支配，在重力的作用下可以自由流动。是最容易脱去的水分。2．化合水分：指的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。它与物质之间的结合牢固，只有在加热到物质晶体被破坏的温度时才能使化合水分释放出来。我们这里讨论的脱水不包括这部分水。物料中的水分包括成矿过程水分、开采水分、分选加工及运输、贮存过程中加入的水分。这些水分以不同形态赋存于物料中。通常有四种形态，即化合水分、结合水分、毛细管水分和自由水分。二固体散物料中水分的赋存3、结合水：也叫薄膜水分，在固体物料和液相水接触时,在两相的接触界面上，由于其物理化学性质与固体内部的物理化学性质不同，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(水分子的偶极作用)，这部分水叫做薄膜水，分为强结合水和弱结合水。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及稍远离颗粒表面，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的表面。此种水具有高粘度和抗剪切强度，很少受温度的影响。后者与颗粒表面结合较弱，但仍有较高的粘度及抗剪切强度。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，在距其稍远部位形成的一层水。这种赋存形态具有氢键连接的特点，但水分子无定向排列现象。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，应用干燥法能去除一部分，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。①毛细管水分与孔隙度有关。孔隙度越大，保留的水分越多；4、毛细水分：松散物料颗粒与颗粒之间形成许多孔隙,当形成空隙细小时，将产生毛细管作用，受毛细管作用而保持在这些细小空隙里的水叫做毛细水。②与物料性质及毛细管的直径有关，颗粒毛细管直径越小，水柱高度越大；③亲水性的物料，其接触角较小，毛细管中水柱高度增大，因而毛细管水分含量增加。毛细管水分根据所采用的脱水方法及毛细管直径的大小，可脱除一部分，但不能全部脱除。三固体物料对固液分离的影响1、孔隙度：4、润湿性：孔隙度大时，存在的水分多，但毛细管作用弱，水分易于脱除；孔隙度小时，存在的水分少，但毛细管作用强，水分不易脱除。比表面积越大，吸附的水分越多，且不易脱除。2、比表面积：单位质量（体积）物料具有的总表面积3、密度：同样m，密度大，体积小，比表面小，水分少润湿性差的疏水矿物中含水量较少，且易脱除；而亲水矿物中的含水量较疏水矿物多，脱除较困难。三固体物料对固液分离的影响6、粒度组成：物料的粒度组成越小，其比表面积越大，吸附的水分越多，且不易脱除；物料的粒度组成较均匀时，颗粒间空隙较大，容纳的水分多，但易于脱除；若粒度组成不均匀，细颗粒将充填在粗粒的孔隙中，使颗粒间孔隙微小，毛细管作用增强，水分难于脱除。5、细泥含量：泥质物料属亲水矿物，一方面它充填于物料间隙，使毛细管作用增强；另一方面它附着在矿粒表面，使物料水分增高，这两种情况的水均不易脱除1、重力脱水：是指靠重力而实现的脱水。它又可细分为以下两种形式。自然重力脱水——即利用物料颗粒表面水分的重力作用而脱水，如脱水仓的脱水。重力浓缩脱水——即依靠细粒物料的重力作用，在液体中沉降的方法来实现固液分离，如浓缩机、沉淀池等的浓缩脱水。四固液分离方法（工作原理不同）按脱水力由小到大的顺序2、机械分离法：利用机械力使水分与固体物料分离。如筛分脱水、过滤脱水、离心脱水等第8章固－液分离筛分脱水——靠物料与筛面作相对运动时产生的惯性力而脱水，如直线振动筛脱水。离心脱水——利用离心力作用使固液分离或提高矿浆的浓度，如过滤式离心脱水机和沉降式离心脱水机等的脱水。过滤脱水——使液体透过过滤介质而留住固体，并用负压力或正压力加速其分离的一种固液分离过程。如真空过滤机、板框压滤机、加压过滤机等的脱水。根据物料水分的特点，应采用与之相适应的脱水方法。脱水的顺序是先易后难，由表及里。5、其他脱水法：物理化学脱水法——利用吸水性的物体或化学品(如生石灰)吸收水分，从而实现固液分离。电化学脱水——固液混合物在外加电场作用下，水分子带正电荷移向阴极，固体细粒带负电荷移向阳极，从而实现固液分离。4、磁力脱水：是指利用强磁场对磁性矿物产生的磁力来实现的固液分离，如磁力脱水槽。3、热能脱水：是指利用热能使物料中的水汽化而蒸发的脱水，如热力干燥及日光曝晒等。五脱水流程第8章固－液分离过滤2尾矿脱水：沉淀浓缩浓缩要求不严格或产品易脱水简单经济细粒或产品要求严格时。干燥费用高，损失大1精矿脱水：自然脱水或机械脱水，效率高，设备简单干燥产品含水至40％～50％产品含水至8％～12％产品含水至－6％以回收精矿为目的，同时得到几乎不含固体的清水回用以回收清水为目的，同时提高尾矿浓度，减少运输量，节约资源8.2.1基本原理：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，使原来的稀矿浆分出澄清液和浓矿浆。8.2沉淀、浓缩不连续作业矿浆沉降过程示意图A澄清区B沉降区C过渡区D压缩区沉降曲线观察时，每隔一定时间记录一次澄清区A与沉降区B的交界面位置。以沉淀时间为横坐标，澄清区的高度为纵坐标，可绘制沉降曲线。做为计算浓缩机的依据。浓缩机中矿浆沉降过程示意图A澄清区B沉降区C过渡区D压缩区E浓缩物区8.2.2浓缩机1、周边传动式浓缩机浓缩机的规格以池子周边的直径（米）表示。提耙装置(消除耙子过载)：加速排料并用高压水冲洗。用于0.3mm以下物料的浓缩，否则易淤塞。结构：池体、耙架、给料、排料、传动装置、提耙装置、安全信号组成8.1.2浓缩机2、中心传动式浓缩机中小型浓缩机采用中心传动由池子、耙子和传动装置、提升装置等组成。6~10°3.倾斜板浓缩机8.3过滤基本原理：矿浆在多孔的过滤介质（如滤布、多孔陶瓷等）上进行固体和液体分离。过滤的任务是脱去物料中大部分毛细水，过滤要在一定的外力作用下实现。过滤方法示意图1矿浆2滤饼3过滤介质4滤液过滤介质是多孔物质，滤孔的尺寸可以大于固体颗粒的直径好几倍。因为颗粒在滤孔上形成了拱状结构。选矿厂一般用滤布作为过滤介质拱状结果示意图根据产生压力差的方法不同，过滤机分为：1、重力过滤机：重力2、真空过滤机：真空抽吸3、压滤机：矿浆泵或空气压缩机产生的正压力4、离心过滤机：离心力5、磁过滤机：磁力，用于磁性产品脱水一过滤设备1、盘式真空过滤机金属矿精矿一般采用真空过滤脱水。有圆盘式真空过滤机、内滤式真空圆筒过滤机，外滤式真空圆筒过滤机和磁过滤机。过滤面积大，占地少，生产能力大，结构紧凑。适用于有色金属矿及浮选精煤的脱水。真空过滤机分配头1分配头2过滤机主轴3分配垫4外边缘5内边缘6、7楔形块Ⅱ、Ⅳ区——过渡区，死区，防止窜气。一过滤设备2、外滤式真空过滤机（以过滤面积表示规格）Ⅰ－卸料区Ⅱ－脱水区Ⅲ－过滤区Ⅳ－滤布清洗1筒体2滤饼3矿浆槽4搅拌器5刮板6分配头1隔条2筒皮3过滤板4管子5胶条6滤布一过滤设备3、内滤式圆筒真空过滤机Ⅰ－过滤区Ⅱ－滤布清洗Ⅲ－卸料区Ⅳ－脱水区适用于沉降速度快的粗颗粒及有磁团聚现象的铁精矿最粗的颗粒。滤饼层由粗到细，过滤效果好。黑色金属矿用的较多。一过滤设备真空永磁过滤机4、真空永磁过滤机与外滤圆筒过滤机构造相似，只是筒内装有永磁磁系，给矿槽在筒体的上部。矿浆进入给矿槽之后，磁性颗粒在重力和磁力的作用下，呈团簇状迅速吸附到滤布上，形成滤饼，水由真空抽走。滤饼厚且透气性好，脱水效率高，较外过滤式过滤机生产率大。圆筒真空过滤机与圆盘真空过滤机相比，圆筒真空过滤机体积大，过滤面积小，单位处理量低，但密封性好，真空度高，干燥区长，滤饼水分低，适用于粘性物料。1.过滤效果的评定通常用滤饼水分，滤液中的固体含量，过滤机单位面积处理能力。☆真空过滤机的使用2影响过滤效果的因素影响过滤效果的主要因素有过滤的推动力、矿浆性质及过滤介质的性质等。②矿浆性质——这里主要是指矿浆温度、浓度、粒度和矿浆成分。③过滤介质的性质——理想的过滤介质应具有过滤阻力小、滤液中固体含量少、不易堵塞、易清洗等性质，并具有足够强度。通常，金属丝滤布具有过滤阻力较小、不易堵塞、滤饼容易脱落等优点，但滤液中固体含量较高；尼龙滤布比较耐用，特别是锦纶毯的效果很理想，除耐用外，还具有滤饼容易脱落、产品水分低、滤液中固体含量少等特点，但价格较高。①过滤的推动力——对真空过滤机而言即指真空度1板框压滤机五压滤机与带式挤压机五压滤机与带式挤压机1板框压滤机2带式挤压机8.4干燥利用热能蒸发固体颗粒物料中的水分，从而脱水。干燥能去除残留在物料中的毛细水、薄膜水及部分吸湿水。加热方式直接加热：气体与颗粒接触，加热的气体既做载热质又做干燥介质间接加热：热气体不与固体直接接触，热量通过器壁传导。蒸发出的蒸汽由其它其它带走。直接加热效率高，工业上多采用（如圆筒式干燥机）8.5尾矿处理尾矿设施一般包括尾矿贮存设备、尾矿输送设备、回水系统、尾矿净化设备1、尾矿贮存设备：尾矿沉淀库(河谷型、河滩和坡地型、平地型)和尾矿坝（初期坝、尾矿堆积坝）。2、尾矿输送设备：干式选矿厂用箕斗、矿车或皮带运输机等；湿式选矿厂用自流输送、压力输送和联合输送。3、尾矿水的净化回收：沉淀池、物理化学净化（吸附）、化学净化（化学反应）4、回水再用：浓缩池回水、尾矿库回水第9章化学选矿与其它选矿法8.1化学分选化学分选是矿物原料的一种化学处理、加工方法。它是利用不同的物料组分在化学性质上的差异，采用化学方法直接处理矿物原料或中间产品（废渣），改变有用组分的存在形态，从中制取化学精矿或单独产品（金属或金属化合物）的加工方法。第9章化学选矿与其它选矿法化学浸出：依据物料在化学性质的差异，利用酸、碱、盐、细菌等浸出剂选择性溶解分离有用组分与废弃组分。化学分离：依据浸出液中物料在化学性质上的差异，利用物质在两相之间的转移来实现物理分离。如沉淀和共沉淀、溶剂萃取、离子交换、色谱法、电泳，膜分离、电化学分离、选择性溶解等。化学分选主要过程8.1化学分选化学分选过程一般包括原料准备、焙烧、浸出、浸出液的净化富集、产品制取等主要作业。8.1.1准备作业包括对物料的破碎、筛分、磨矿与分级、配料混合等机械加工过程，有时还将物料进行分选，脱除杂质，使目的矿物预先富集。目的：是使物料破碎到一定粒度，为下一作业准备适宜浓度和细度的物料焙烧是一种加温过程，其实质是在某种气氛中，将矿物原料加热至低于其熔点的温度，使目的组分与炉气发生化学反应，改变矿石的化学组成或去除有害杂质，使目的矿物转变成适于后续作业处理（浸出或分选）的成分和形态。经过焙烧的矿物原料叫做焙砂。8.1.2焙烧作业按根据焙烧过程中化学反应特性的差别，与矿物加工过程相关的焙烧分为：氯化焙烧、还原焙烧、磁化焙烧和钠化焙烧。氯化焙烧的实质是利用氯的高化学活性。氯在一定温度一定气氛下能与难以分选的金属氧化物和硫化物作用，生成易处理的金属氯化物。金属氯化物熔点低，易挥发；常温下易溶于水，高温下能挥发。1.氯化焙烧的实质矿物原料与氯化剂（气体或固体）在氧化或还原性气氛中加热并发生化学反应，生成可溶性或气态金属氯化物的过程，称为氯化焙烧。根据焙烧生成物----金属氯化物的处理方法的不同，氯化焙烧可分为氯化焙烧—浸出法（中温焙烧）和氯化挥发法（高温焙烧）。在还原性气氛中使