选矿概论

选矿概论Mineralprocessing主讲：刘金艳QQ：77155181电话：[phone]什么是选矿？传统意义的“选矿”：有用矿物的分离富集利用矿物间物理或化学性质的差异，借助各种分选设备将矿石中的有用矿物和脉石矿物分离，并使有用矿物相对富集的过程。发展与延伸：生物、材料、环境多学科交叉渗透以矿石原料为研究对象，进行有用组分的分离与提取、二次资源的综合利用、矿物材料的制备及矿山环境保护等工作。课程学习目的专业选修课，知识拓展课程；认识了解粉体工程（破碎与磨碎）、重力选矿、浮选、磁电选矿、化学选矿、精尾矿处理及矿山环境保护等矿物加工相关知识；加深理解工艺矿物学在选矿中的应用；为全面了解矿山作业及加强涉矿专业人员之间的沟通交流打下基础。课程学习内容工艺矿物学选矿前的准备作业：破碎筛分、磨矿分级分选作业：重选、浮选、电选、磁选、化学选矿、生物浸出选后产品的处理作业：固液分离、尾矿贮存、矿山废水处理课程要求32学时，2学分平时成绩（包括考勤、课堂表现、作业）占40%开卷考试，成绩占60%认真听课，积极交流。学习资料与网络资源《选矿概论》，段旭琴，胡永平编著，北京：化学工业出版社，2010《工艺矿物学》，周乐光主编，北京：冶金工业出版社，2007中国矿业网中国有色网中国选矿技术网全球矿权网了解紫金山，了解矿业相关技术视频1：中国第一大金矿视频2：黄金是怎样炼成的？一、绪论中国古代的选矿技术选矿学科的发展历程现代选矿的内涵与方向选矿在国民经济中的地位与作用选矿术语①早期加工矿物的考古发现殷朝废墟出土的釉陶含SiO2达到76%,而CaO，MgO，Na2O含量相对较低，制成的白陶含Fe量也较普通粘土低。这说明大约3600多年前已经对制陶原料进行捡选处理。白陶1、中国古代的选矿技术古遗址中也发现红铜牌和铜器。约3000多年前，大型青铜铸件“司母戊大鼎”重875kg。其元素含量为Cu84.77%,Sn11.64%,Pb2.79%,并含有少量的Fe,Cr,Zn,As,Si,Ca等。这说明当时已掌握了识别并拣选多种矿物，合理利用它们从而达到控制合金成分比例的技术。司母戊大鼎1、中国古代的选矿技术《吴越春秋》记载“干将吴人也，能为剑，采五山之铁精，六合之金英”，介绍了2500年前收集和挑选各种合金矿物，用于制造精良兵器的情况。出土的越王勾践青铜剑，历经数千年，依然闪烁明亮，异常锋利，经检测剑刃含少量Cr等合金成分。越王勾践青铜剑考古学家认为：4000多年前，古代中国就已经掌握了区分、拣选并利用天然金属和矿物的技术。1、中国古代的选矿技术②中国古代炼铁规模汉代早期，就有政府管理的炼铁厂；唐代，铁的产量约为1000吨/年；上世纪中叶，铁产量约为100,000吨/年。1、中国古代的选矿技术天工开物之炼铁炉③中国古代湿法提铜用胆水制取铜金属，在西汉的《淮南万毕术》以及明朝的《神农本草经》均有记载；《读史方兴纪要》也记载了用铁粒还原铜离子为铜粉，通过铺席溜槽重选富集后，再经锻打制成铜片的选冶加工流程。1、中国古代的选矿技术④古代重选、浮选技术的使用与记载朱砂粉碎和重选制取颜料的过程描述如下：“取来时，入巨碾槽中，轧碎如微尘，然后入缸，注清水澄浸，过三日夜，跌取其上浮者，倾入别缸，名曰二朱，其下沉结者，晒干即名头朱也”。1、中国古代的选矿技术锡石在河水中重选明朝宋应星《天工开物》关于微细粒金的团絮浮选过程描述：“凡金箔粘物，他日敝弃之时，刮削火化，其金仍藏灰内，滴清油数点，伴落聚底，淘洗入炉，毫厘无差”。这是关于选择性团聚(selectiveagglomeration)选别黄金的最早描述。1、中国古代的选矿技术选矿的原始阶段：选矿过程本身已有很长的发展历史。很早以前就有手工拣选，后来发展成为用简单淘洗工具从砂石中回收金、银、锡等大密度矿物，这属于选矿的原始阶段。无论是公元前几千年的古埃及，还是中世纪的罗马帝国时代，或者是中国古代，由于科学技术水平整体落后,社会生产力低,对矿物资源的需求少,人类利用的矿物资源主要是通过手工作业从天然矿石中得到的。如淘金、人工溜槽、手动跳汰筛、洗矿槽等原始重选方法及鹅毛粘油刮取浮在水面上的金粉等原始浮选方法。这些手工作业虽然有近代表层浮选和重选的影子,但还算不上是一门工业技术,这种现象一直延伸到19世纪。2、选矿学科的发展历程古希腊人通过洗矿的方式富集黄金2、选矿学科的发展历程选矿技术的形成阶段：19世纪末至20世纪20年代，世界工业生产快速发展,对矿物原料的需求增大，加上18世纪产业革命的推动,使机械化成为可能，造成了选矿技术从古代的手工作业向工业技术的真正转变。近代大部分的选矿工艺与设备属于这一时期选矿领域的技术发明，如：颚式破碎机、球磨机、机械分级机、跳汰机、摇床等重选设备，电磁选的设备与工艺，浮选药剂、工艺与设备等。从那时起,选矿已成为一门人类从天然矿石中选别、富集有用矿物原料的工业技术，并得到广泛应用。19世纪中期以后国外相继出现了机械选矿设备，例如活塞、静电选矿机、磁选机等。使重力选矿和磁选、电选矿等物理选矿技术有较大发展，从而促使冶金工业大规模发展。2、选矿学科的发展历程选矿学科的形成阶段：20世纪20-60年代泡沫浮选的大规模应用和各种浮选药剂和设备的出现大大促进了选矿技术的发展，同时也促进难选、复杂矿及细粒嵌布矿产的开发与利用。生产的发展和需要促使人们对选矿理论进行深入研究。从1867年奥地利P．R．雷廷格尔著《选矿学》开始，相继有列宾捷尔的《浮选过程的物理化学》、A．M．高登(Gaudin)的《选矿原理》1932第1版、利亚申科的《重选原理》，至1944年F．F．塔加尔特编著的《选矿手册》，选矿工程发展成为独立的学科。2、选矿学科的发展历程第一部选矿权威性专著《HandbookofOreDressing》由F.Taggart(1884-1959)在1927年出版，F.Taggart也是世界选矿学术界第一任主席，是在1919年在哥伦比亚矿业学院任命。AntoineM.Gaudin(1900-1974)对浮选的研究使选矿技术得到进一步的发展。1952年，组织了第一届国际选矿大会（IMPC）。2、选矿学科的发展历程第一阶段：从远古至20世纪20年代前后，以机械化选矿设备的出现和应用为标志的“选矿”（OreDressing）技术的起源。例如：破碎分级设备（颚式破碎机、球磨机、机械分级机）、重选、电磁选及浮选工艺与设备等。2、选矿学科的发展历程第二阶段：从20世纪20年代至60年代前后,以重、磁、浮三大学科方向的形成为标志的选矿工程学科的形成。其主要标志是：流体力学、电磁学、界面化学等基础理论的应用和三大学科方向的形成。MineralDressing/MineralSeparation/MineralBeneficiation2、选矿学科的发展历程第二阶段：（1）重选：以流体力学为学科基础,根据不同矿物的密度差异在一定的介质中进行不同矿物的分选。（2）电磁选：以电磁学为学科基础,根据不同矿物磁性的差异分选不同矿物。（3）浮选：以化学为学科基础,根据不同矿物表面物理化学性质的差异,实现不同矿物的分选。这个时期的选矿主要是从天然矿石(金属矿、非金属矿、煤炭等)中分离、富集其中的有用矿物,为冶金、化工、建材提供原料。2、选矿学科的发展历程第三阶段：从20世纪60年代至20世纪末，以非金属矿深加工理论和技术的发展为标志的矿物加工学科的形成阶段。选矿--矿物加工工程。MineralSeparation--MineralProcessing2、选矿学科的发展历程第三阶段：20世纪60年代以来，随着世界经济的快速发展，一方面人类对矿物资源的需求不断增加，另一方面，矿物资源中富矿减少，贫细矿物资源增加，传统的选矿技术与理论已不能完全适应解决这些问题。其主要标志是：非金属矿物深加工技术的发展、以黄金氰化技术为代表的低品位矿石处理技术的大规模应用。无论是从处理的资源变化，还是科学技术水平发展来看，“选矿”学科已远超出了传统意义上的“选矿”，而用“矿物加工”才能更确切地反映其学科范畴与科技发展。2、选矿学科的发展历程第四阶段：20世纪末至今，新兴学科方向的形成与矿物加工学科的发展阶段。进入21世纪以来，环境意识的空前增强和新材料产业的蓬勃兴起，对于矿物资源利用模式的变革和矿物加工学科的发展产生了广泛而深远的影响。如何克服传统的资源开发与环境保护的矛盾、如何提高不可再生性矿产资源的利用效率已成为矿物加工学科无法回避的现实课题。2、选矿学科的发展历程第四阶段：其主要标志是：(1)相关学科理论和技术在矿物加工领域的大规模应用(生物和化工技术)；（2）矿物加工学科理论和技术在其他学科领域的拓宽和应用(环境工程、材料学)；（3）新学科方向的形成--矿物材料学的形成与发展。2、选矿学科的发展历程破碎技术和设备的发展原始的靠手用石头重击矿石的破碎方式2、选矿学科的发展历程在Agricola时代，用棒重击矿石直至所要求的粒度（Agricola：著名的矿物学和矿山学的先驱）2、选矿学科的发展历程古代中国采用杠杆的原理破碎矿石2、选矿学科的发展历程古代南非靠转动一块大的花岗岩石头破碎矿石2、选矿学科的发展历程在中世纪由水轮机带动的研磨机2、选矿学科的发展历程1858年发明了颚式破碎机2、选矿学科的发展历程1883年发明了旋回破碎机2、选矿学科的发展历程磨矿技术和设备的发展南美一男孩用磨石磨矿2、选矿学科的发展历程两个磨石之间手动磨矿2、选矿学科的发展历程动物被用于磨矿作业2、选矿学科的发展历程采石场工人采磨石，磨石一般采用高强度的石英砂石2、选矿学科的发展历程被现代工程师重新设计成目前的现代磨石设备2、选矿学科的发展历程1876年德国人Brückner发明了球磨机2、选矿学科的发展历程选矿技术的发展淘洗法选金2、选矿学科的发展历程1556年的拣选技术1910年的拣选技术2、选矿学科的发展历程1896年发明了摇床1940年螺旋溜槽投入使用1860年全油浮选方法使用1909年可溶性泡沫药剂得到使用1913~1922年浮选方法得到商业应用1924年黄药被发明标志着浮选的革命1920年浮选理论被IrvingLangmuir(1881-1957)建立1967年美国人提出使用浮选柱，1980年得到应用2、选矿学科的发展历程2、选矿学科的发展历程紫金山氰化堆浸技术智利Spence高砷铜精矿生物搅拌槽浸出2、选矿学科的发展历程微生物培养液电解铜矿堆经溶剂萃取后的浸出液生物堆浸工艺2、选矿学科的发展历程工业技术手工作业基础理论实际经验选矿学科电磁选重选浮选2、选矿学科的发展历程2、选矿学科的发展历程传统的概念—选矿工程：利用矿石中不同矿物性质的差异，采用物理、化学的方法，从天然矿石中分离有用矿物的一门学科。矿物工程(MineralEngineerin8)是根据自然界矿物原料的物理、化学或物理化学性质的差异，利用物理、化学或生物化学的方法将矿产资源个有用矿物(或有用成分)和脉石矿物(或有害成分)分离的综合加工过程，又称“矿物加工工程”或“选矿工程”。主要包括矿石的粉碎(破碎、磨矿、筛分、分级等)、分选(重选、磁选、电选、浮选、化学选、生物冶金等)、产品处理(液固分离、气固分离、尾矿业务等)。矿物加工工程：以矿物原料为研究对象，从事有用组分的分离提取、矿物材料的制备、及二次资源综合利用的一门学科。3、现代选矿的内涵与方向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。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。浮游选矿：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