选矿学实验指导书.doc

矿业学院 选矿学 实验指导书 矿物加工教研室编写 适用专业： 矿物加工工程 贵州大学 二 OO七年八月 1 前言 选矿学程涵盖了矿产资源领域中近年来国内外选矿技术进展情况，本课 程有主要包括了碎矿与磨矿、重力选矿、浮选、磁电选矿、综合性实验等基本 部分，每个单元课程构成了整个选矿学的框架，每个课程单元着重介绍了该门 课程的基本理论、方法以及发展趋势。 本课程设置的具体实验项目有：固体物料粒度分布测定、磨矿细度与磨矿 时间的关系、摇床分选试验、粉煤灰浮选速度试验、磷矿石小型浮选试验、矿 石中磁性矿物含量的测定、矿物磁电分选试验、实际矿石的分选，其中实际矿 石的分选为综合性实验。 通过实验，要求同学不仅要熟悉实验基本操作技术，并且要熟悉实验方案 的制定，掌握筛分、磨矿、摇床分选、浮选、磁电分选等主要知识，并学会综 合运用这些知识解决实际矿石的分选。 本指导书可供矿物加工工程专业本科生及研究生使用。 2 目录目录 实验一 固体物料的粒度分布测定.3 实验二 磨矿细度与磨矿时间的关系.5 实验三 摇床分选试验.7 实验四 粉煤灰浮选速度试验.10 实验五 磷矿石小型浮选试验.12 实验六 矿石中磁性矿物含量的测定.14 实验七 矿物磁电分选试验.16 实验八 实际矿石的分选.19 贵州大学实验报告.21 实验报告的基本内容及要求.23 3 实验一 固体物料的粒度分布测定 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一、目的要求 1. 用筛分分析法测定矿石的粒度分布； 2. 学习绘制物料粒度特性曲线； 3. 了解和掌握筛析法测定矿石的粒度分布实验技术。 二、实验内容 利用套筛将宽级别物料分成若干窄级别物料，并称重计算相应产率和有用矿物分布率。 三、实验原理、方法和手段 用筛分的方法将矿石按粒度分成若干级别的粒度分析方法，叫筛分分析，简称筛析。 筛析是根据物料是否通过筛子的筛孔来进行的。物料在筛分时可能以不同的取向通过筛孔， 在大多数情况下，物料的长度不会限制物料通过筛孔，而决定物料能否通过筛孔的是物料 的宽度，因此，物料的宽度是与筛孔尺寸联系最密切的尺寸。 在矿物加工工程中，筛分是一种最古老、应用最广泛的粒度测定技术。筛分时，物料 通过一套已校标准筛网的套筛，筛孔尺寸由顶筛至底筛逐渐减小。套筛是装在具有振动和 摇动的振筛机上，振筛一段时间后，被筛分的物料分成一系列粒度间隔或粒级。如果用 n 个筛子，仅可将物料分成 n+1 个粒级，各粒级的物料粒度是以相邻两个筛子相应尺寸表示。 四、实验组织 根据本实验的特点、要求和具体条件，学生根据实验方法和原理自己操作。 五、实验条件 包括仪器设备：振筛机、分样套筛、药物天平、秒表、橡皮布、铲子等； 试样：粒度为-3.0mm 的矿石。 六、实验步骤 1. 用四分法从矿石中取出试样 300 克，并称重； 2. 将分样套筛按筛孔大小从上至下逐渐减小的次序排列好，最下一层套一筛底； 3. 将称好重量的试样倒入最上层筛子内，然后盖上筛盖； 4. 把振筛机上的压盖手轮放松，提上到顶端，然后将套筛放入振筛机内，用压盖压紧 4 并锁紧； 5. 接通振筛机马达电源，震动 20-25 分钟后，断开电源； 6. 将套筛从振筛机上取下，取出最下层的筛子，用手在橡皮布上摇动一分钟，若筛下 产物的重量少于此筛子筛上产物重量的 1%时，认定筛分终点已达到，否则，整个套筛应继 续放到振筛机上进行筛分，直到筛分终点达到为止； 7. 将已达到筛分终点的套筛取出，把各个筛子上的物料倒出并分别称重，记录； 8. 筛析后各粒级重量之和与筛析前重量相比较，其误差不应大于+1%，否则，实验得 重新做。 七、思考题 1. 怎样检查筛分终点？ 2. 筛分的目的是什么？ 八、实验报告 实验报告见附表 1。筛分数据记录与处理按表 1 格式处理，并根据表中数据绘制物料粒 度特性曲线，正负累积曲线。 表 1 筛析结果记录表 产率有用矿物含量（%）粒级 （mm） 重量（g） 个别累积个别累积 有用矿物分 布率（%） 20 60 100 160 200 -200 5 实验二 磨矿细度与磨矿时间的关系 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的 1. 了解实验室内确定磨矿细度与磨矿时间关系的方法。 2. 通过实验绘出磨矿细度与磨矿时间的关系曲线。 二、实验内容 称取一定矿样，在相同浓度下用球磨机磨不同时间，再 200 目标准筛筛分，计算不同 时间的磨矿细度。 三、实验原理、方法和手段 用所测出的磨矿设备单位容积生产能力或单位耗电量的绝对值来度量物料的可磨度， 叫绝对可磨度。 开路法是将一定数量的平行试样在所需的磨矿条件下，依次分别进行不同时间的磨 矿，然后将每次的磨矿产物用套筛进行筛分，建立磨矿时间与磨矿产品各粒级累积产率 的关系，从而找出将物料磨到目标细度（如按-200 目含量计算）所需要的磨矿时间 T。 磨机的单位生产能力即绝对可磨度，有两种表示方式： 1）按给料量计算，可表示为： VT G q 60 其中： 在指定的给料和产品粒度下，按给料量计算的单位容积生产能力 （） ； 试样原始重量， ； V试验用磨矿机体积 ，L； T磨到目标细度所需要的磨矿时间 ，min。 2）按单位容积新生的目标细度（如 -75 微米）产品计算应为： VT G q 100 60 75 75 按新生微米产品量计算的单位容积生产能 ，g/h； 新生微米含量。 6 注意事项：磨机先空磨 35 分钟，冲洗干净，每一次磨矿后冲洗干净；筛分时逐步倒 入 200 目筛子，避免漏出，筛至水清为止，筛上产品烘干后，进行检查筛分。 四、实验组织 根据本实验的特点、要求和具体条件，学生根据实验方法和原理自己操作。 五、实验条件 包括仪器设备：磨矿机，200 目筛子，天平、样铲；铝盆，矿样。 试样：粒度为-3.0mm 的矿石。 六、实验步骤 1. 称取2mm 矿样 4 份，每份 400 克； 2. 按 60的磨矿浓度计算出所需的加水量； 3. 将所称试样分别入磨，每份磨不同时间； 4. 将磨好试样用 200 目筛子进行湿筛，筛下产品克丢弃；筛上产品烘干称重记录。 七、思考题 1. 磨矿的目的是什么？ 2. 试比较球磨机和棒磨机的特点。 八、实验报告 实验报告见附表 1。要求实验报告的实验数据中记录表 2，并根据表中数据，以磨矿时 间为横座标，以筛下产品产率为纵坐标绘制曲线。 表 2 试验记录表 给矿（g）加水（ml）磨矿时间（分） 筛上产品重 （g） 筛下产品重 （g） 筛下产品产率 （） 5002 5004 5006 5008 7 实验三 摇床分选试验 实验学时：2学时 实验类型：验证 实验要求：必修 一、目的与要求 1 熟悉实验摇床的构造和操作； 2 考察不同比重和粒度的矿粒在摇床上的分布规律。 二、实验内容 称取矿样，配成一定浓度加到给矿槽，同时加清水到冲水槽中，在横向水流冲力和纵 向差动运动下，将物料分成不同的分选带，然后分别截取不同的分选带，得到不同产品。 三、实验原理、方法和手段 矿粒群在床面的条沟内因受水流冲洗和床面往复振动而被松散、分层后的上下层矿粒 受到不同大小的水流动压力和床面摩擦力作用而沿不同方向运动，上层轻矿物颗粒受到更 大程度的水力冲动，较多地沿床面的横向倾斜向下运动，于是这一侧即被称作尾矿侧，位 于床层底部的重矿物颗粒直接受床面的磨擦力和差动运动而推向传动端的对面，该处即称 精矿端。矿物在床面上的分布如图 1 所示。 图 1 摇床外形图 影响摇床分选的因素： 1. 床面的运动特性 床面运动的不对称程度将影响矿粒床层的松散分层与沿纵向的运搬分带。床面的不对 称程度愈大，愈有利于颗粒的纵向移动，在选别矿泥时，应选用不对称程度较大的摇床。 2. 床条的形状、尺寸 8 床条的高度、间距和形状影响水流沿横向流动速度的大小，特别对条沟内形成的脉动 速度影响更大，矩形床条和锡床条引起的脉动速度大，可在选别粗砂和细砂时使用，三角 形床条，尤其是刻槽形床条所能形成的脉动速度很小，适于细砂或矿泥使用。 3. 冲程和冲次 冲程和冲次的组合决定床面运动的速度和加速度。冲程过小，粒度不松散；冲程过大， 矿粒来不及分层就被冲走，冲程、冲次的适宜值主要与入选的粒度有关，处理粗砂的摇床 取较大的冲程，较小的冲次，处理细砂和矿泥的摇床取值正好相反。 4. 横向坡度与冲洗水 冲洗水由给矿水和洗涤水两部分组成。冲洗水的大小和坡度共同决定着横向水流的流 速。处理粗粒物料时，既要求有大水量又要求有大坡度，而选别细粒物料时则相反。处理 同一中物料“大坡小水”和“小水大坡”均可使矿粒获得同样的横向流速，但“大坡小水” 的操作方法则有助于省水，不过此时精矿带将变窄，而不利于提高精矿质量。 5. 给矿性质 （1）给矿量。给矿量大，精矿品位高，但回收率降低。 （2）给矿浓度。给矿浓度大，处理量大，精矿品位提高，回收率降低，正常给矿浓度 在 1530。 （3）给矿粒度组成。适宜处理粒度为 30.034mm，矿石入选前进行分级。 四、实验组织 根据本实验的特点、要求和具体条件，学生根据实验方法和原理自己操作。 五、实验条件 包括仪器设备：倾斜仪、天平、米尺、秒表、瓷盘、量筒、水桶、分样铲、毛刷、 1100500 毫米摇床。 试样：01mm 的物料。 六、实验步骤 1称取矿样两份，每份 1 公斤，分别用水润湿调匀； 2. 观察摇床结构； 2开动摇床，并在面上给入适当的调浆水和冲洗水，取一份试样在约 5 分钟内均匀给 入，调节水量和床面坡度，以矿粒在床面呈扇形分带为宜； 3. 物料呈扇形分带后，停止给料和机器运转，给水管和冲水管固定在调好的位置，不 要关闭，记下此时的水量及坡度，然后清洗干净床面及接矿槽的试料； 4固定以上条件，将另一份试样按以上步骤进行正式选别试验；接取精矿、次精矿、 中矿和尾矿四个产品； 5将选出的四个产品分别烘干称重，然后每个产品分别缩分出 100 克 样品，过 200 目筛子，作化验品位用。 七、思考题 1如何调节摇床的冲程和冲次？ 9 2冲水量和摇床倾角对物料在床面的扇形分布有何影响？ 八、实验报告 实验报告见附表 1。要求实验报告的实验数据中记录表 3。 表 3 摇床分选试验结果记录表 产品名称重量（克）产率（%） 品位（%） 回收率（%） 精矿 次精矿 中矿 尾矿 原矿 10 实验四 粉煤灰浮选速度试验 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的 1、了解烃类油捕收剂和起泡剂对粉煤灰的浮选作用； 2、了解浮选速度对粉煤灰浮选的影响。 二、实验内容 采用实验室小型浮选机，在不同时间刮取上浮物。 三、实验原理、方法和手段 疏水亲油颗粒能在较短时间内上浮。 四、实验组织 根据本实验的特点、要求和具体条件，学生在老师指导下根据要求分组操作。 五、实验条件 仪器设备：XFD 型浮选机（3 升或 1.5 升） ，XTLZ-260/200 真空过滤机，CS101 电 热鼓风干燥箱，FA2004 电子天平，注射器（包括微量注射器） ，秒表、滤纸，轻柴油，起泡 剂 BK204。 试样：粉煤灰。 六、实验步骤 1. 称取干矿样 900g/3 升或 450 克/1.5 升。采用“一次粗选”的流程，添加轻柴油 800 g/t，BK204600 g/t。 添加药剂体积的折算方法，举例如：500 克矿样 根据 d轻柴油0.836g/cm3，dBK2040.88g/cm3 则 x0.4g 6 10 g800 500 x 6 10 400000 所需添加的轻柴油的体积数 V柴0.479ml（对应 800g/t） 836 . 0 4 . 0 所需添加的起泡剂的体积数 V起泡0.682ml（对应 600g/t） 88 . 0 6 . 0 2. 分别刮取第一分钟、第二分钟、第三分钟、第四分钟、第五分钟、第六分钟的粗选 精矿，烘干称重。 3. 制样，混匀缩分样品（-80 目） 。 4. 分析各产品的灰分。 11 七、思考题 什么叫浮选速度？ 八、实验报告 要求实验报告的实验数据中记录表 8，绘制 tIn100/(100-)曲线，并讨论该浮选速率方 程和级数。 表 8 试验记录表 可燃物（%） 产品名称重量（g）产率（%）灰分（%） 含量回收率 精 1 精 2 精 3 精 4 精 5 精 6 尾矿 原矿 12 实验五 磷矿石小型浮选试验 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的 1. 了解胺类捕收剂在磷矿石脱硅浮选中的作用； 2. 了解脂肪酸类捕收剂在磷矿石脱镁中的作用； 3. 掌握小型浮选试验的方法。 二、实验内容 采用实验室小型浮选机，在不一定药剂制度下分选磷矿石。 三、实验原理、方法和手段 捕收剂的主要作用是使目的矿物表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着，从而 达到目的矿物与脉石矿物的分离。硫化矿浮选常用的捕收剂是硫代化合物，氧化矿常用烃 基酸类；硅酸盐类矿物常用胺类捕收剂；非极性矿物使用烃油类捕收剂。 药剂配制：硫酸溶液浓度为 20%，脂肪酸盐(BS)浓度为 1%，十二胺（滴加稀盐酸溶解） 浓度为 1%，PL 浓度为 1%。 a 层： 1000g 矿样+429ml 水 H2SO4 60ml PL 10ml 十二胺 10ml 2# 20l H2SO4 20ml PL 5ml 尾 1 十二胺 5ml 2# 10l H2SO4 10ml 尾 2 十二胺 2ml 尾 3 精矿 13 b 层： 1000g 矿样+666ml 水 H2SO4 40ml BS 50ml H2SO4 10ml BS 20ml 尾 1 H2SO4 5ml 尾 2 BS 10ml 尾 3 精矿 四、实验组织 根据本实验的特点、要求和具体条件，学生在老师指导下根据要求分组操作。 五、实验条件 仪器设备：XMO-24090 锥形球磨机，XFD 型单槽式浮选机（3 升，1.5 升） ，XTLZ- 260/200，CS1012 型电热鼓风干燥箱，XPM-1203 三头玛瑙研磨机； 试样：a 层矿或 b 层矿。 六、实验步骤 根据要求，由学生自己制定，指导老师审定。 七、思考题 讨论胺类捕收剂在磷矿石脱硅浮选中的作用和脂肪酸类捕收剂在磷矿石脱镁中的作用？ 八、实验报告 实验报告见附表 1。要求实验报告的实验数据中记录表 9。 表 9 实验结果记录 名称品位产率回收率（%）备注 14 实验六 矿石中磁性矿物含量的测定 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的 在学习了磁选基本原理的基础上，通过矿物磁性含量测定实验，进一步加深对磁选基 本原理的理解，确定矿物可选性指标。 二、实验内容 采用 XCGS 型 50 磁选管测定矿石中磁性矿物的含量。 三、实验原理、方法和手段 磁选管是用于分析矿物中强磁性矿物含量的磁分析设备，主要由电磁铁和在电磁铁工 作间隙内移动的玻璃管组成。它通过由 C 型铁芯和线圈组成的电磁铁产生磁场，待选矿物 和水由玻璃管上端给入，强磁性矿物在通过电磁铁产生的磁场时由于磁力的作用被吸附在 磁极附近的玻璃管内壁，非磁性矿物和弱磁性矿物则由于所受磁力较弱从玻璃管下端排出。 四、实验组织 根据本实验的特点、要求和具体条件，老师示范，学生在老师指导下根据要求自己操 作。 五、实验条件 包括仪器设备：XCGS 型 50 磁选管，台式天平，烘箱，200 目筛子，塑料盆； 试样：磁铁矿 六、实验步骤 1. 矿物试样准备：选用某地的磁铁矿，将矿物原料破碎磨矿至200 目占 4045左 右，将原料烘干称重分成若干份试样，以 1520 克为一个待选试样。 2. 打开调节冲洗水管的下部和上部夹具，调节两个夹具使管内充满水，水面高于磁极 头 100200mm 左右，并保持稳定。 3. 接通直流电源，开动传动装置。 4. 将待选试样给入玻璃管，试样中磁性颗粒被吸附在磁极附近的管内壁上，非磁性部 分随冲洗水从玻璃管下部排出。非磁性矿物排出用塑料盆盛装。玻璃管的上下移动和左右 回转有利于非磁性矿粒排出，冲洗水连续冲洗 515 分钟后选分可以停止。 5. 关闭两个夹具，切断电流，排出磁性矿物颗粒。 15 6. 将磁性产品和非磁性产品澄清，烘干和称重，计算试样中磁性矿物的含量。 七、思考题 在采用磁选管分析强磁性矿物含量的实验过程中，哪些因素影响实验结果，即影响所 得到的磁性产品的产率？ 八、实验报告 实验报告见附表 1。要求实验报告的实验数据中记录表 10，并在坐标轴上作 H 图，分析磁场强度 H 的变化与强磁性矿物产率 之间的关系。 表 10 试验记录表 试样 编号 原矿（g）磁性产物（g） 非磁性产物 （g） 磁性产物产率 （） 磁场强度 （Oe） 1 2 3 16 实验七 矿物磁电分选试验 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的 了解强磁选机的构造和工作原理，观察弱磁性矿物在分选过程中的运动状态和分选过 程，分析不同磁场强度下弱磁性产物品位与产率的变化关系，分析强磁选分选过程的主要 影响因素。 二、实验内容 以粉煤灰或褐铁矿为试样，采用 XCSQ-5070 湿式强磁选机分选弱磁性矿物。 三、实验原理、方法和手段 磁选是在磁选设备所提供的非均匀磁场中进行的。被选矿石进入磁选设备的分选空间 后，受到磁力和机械力（包括重力、离心力、水流阻力等）的共同作用，磁性不同的矿粒 受到不同的磁力作用，沿着不同的路径运动，对矿浆分别截取，就可得到不同的产品。 磁性颗粒在磁选机中成功分选的必要条件是：作用在较强磁性矿石上的磁力 F1 磁必须 大于所有与磁力方向相反的机械力的合力 F 机，同时，作用在较弱磁性颗粒上的磁力 F2 磁必须小于相应机械力 F 机。即 F1 磁 F 机 F2 磁 磁选的实质是利用磁力和机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的。 （1）XCSQ-5070 湿式强磁选机结构 本机由磁系、给矿、接矿、程序控制器、分选箱、供水系统、机架等部分组成。其中 17 铁芯由五块电工纯铁组装成 U 字型磁路，铁芯断面尺寸 130220；激磁绕组永用双玻璃丝 包扁铜线绕制成充磁线圈，分八个线圈串联配置在分选区两侧，并设风机冷却绕组；分选 箱由五块 DT3 纯铁齿板及两块铝质挡板组成，有分选间隙为 1.5、2、3 三套分选箱，供根 据需要更换使用；分选箱上部装有搅拌桶。 (2)工作原理 XCSQ-5070 湿式强磁选机选别工作过程是：搅拌桶内矿浆经给矿阀及扁嘴进入分选箱 内，非磁性矿粒在重力的作用下沿着齿板间隙落入尾矿桶中，磁性矿粒在磁场的作用下吸 附在齿板上，给矿后分矿斗摆至中矿桶上部，中矿冲洗水电磁阀开启，冲洗分选箱中夹杂 的非磁性矿粒，然后分矿斗摆至精矿桶上部，同时切断充磁电源，待分选箱磁场消失后， 精矿冲水电磁阀开启，将吸附在齿板上的磁性矿粒冲入精矿桶内，完成一次选别循环，PLC 复位进行下一次选别循环。达到磁性与非磁性矿物分选的目的。 四、实验组织 根据本实验的特点、要求和具体条件，老师示范，学生在老师指导下根据要求自己操 作。 五、实验条件 仪器设备：球磨机；XCSQ-5070 湿式强磁选机；台秤；小盆，烘箱，200 目筛子。 试样：粉煤灰或褐铁矿 六、实验步骤 1. 称取一定重量的弱磁性矿物（如赤铁矿、褐铁矿等） ，进入球磨机进行磨矿，使得 有用矿物与脉石矿物单体解离。同时对被测矿样进行烘干、制样，以备磁选； 2. 将磁选机“模式转换”置运行状态； 3. 按“电源启动”按钮，电源接通； 4. 将适宜的矿浆给入矿浆桶，并调节搅拌电机速度适中（矿浆浓度一般为 540） ； 5. 调节“充磁电流调节”按钮，设定选别电流值；（根据磁场强度充磁电流关系曲 线确定） 6. 按“PLC 启动”按钮，磁选机在 PLC 的控制下，按照设定的程序自动循环运行； 7. 清洗矿浆桶，将“模式转换”置暂停，当 PLC 运行到给矿状态时，给矿阀常开，用 清水将矿浆桶冲洗干净，然后将“模式转换”置运行状态，运行一次循环； 8. 将充磁电流、搅拌速度调至零。关电源及进水阀门，取出分选箱将齿板残留矿粒冲 洗干净。 七、思考题 在磁选过程中，影响磁性矿物分选效果的因素有哪些？ 八、实验报告 18 实验报告见附表 1。要求实验报告的实验数据中记录表 11，并在坐标纸上作 H 的双坐标曲线，在实验总结中分析说明不同磁场强度下 之间的关系。 表 11 试验记录表 试样编号 原矿 （g） 精矿 （g） 精矿产率 （） 精矿品位 （）磁场强度（Oe） 1 2 3 4 5 19 实验八 实际矿石的分选 实验学时：6 实验类型：综合 实验要求：必修 一、实验目的 主要进行矿物加工原理和矿物加工方法实验，强化学生对各种矿物加工方法的基本理 论、加工工艺及相应的机械设备的工作原理及其应用的实践能力 二、实验内容 分别为各实验小组提供矿样，根据矿样性质，查阅相关的文献资料，结合实验室现有 条件，综合运用碎矿与磨矿、重力选矿、浮选、磁选等专业知识，拟出合适的试验方案， 在实验室设备上实施方案，探索出较合理的试验工艺流程，分选出较好的实验指标。 三、实验原理、方法和手段 根据选择不同的选别方法，由不同的实验原理、方法和手段。 四、实验组织 根据实验的特点、要求和具体条件，学生根据教师提供的矿样拟定合理的矿物加工方 案，6 人一组，每小组做一份，实验前检查合格方可进行实验。 五、实验条件 仪器设备：破碎设备、磨矿、重选设备、磁选设备、