第七章 重介质选矿0505.ppt

第七章重介质选矿 7 1概述 一 定义重介质是指密度大于水 1g cm3 的重液或重悬浮液流体 矿粒在重介质中进行分选的过程即称为重介质选矿 heavymediumseparation HMS 二 重介质选矿分选原理重介质选矿法是当前最先进的一种重力选矿法 它的基本原理是阿基米德原理 小于重介质密度的颗粒将在介质中上浮 大于重介质密度的颗粒在介质中下沉 为了达到分选的目的 重介质的密度应该界于重矿物和轻矿物之间 即 因而在这样的介质中 轻矿物上浮 重矿物下沉 实现选别的目的 选别按照阿基米德浮力原理进行 完全属于静力作用过程 流体的运动和颗粒的沉降不再是分层的主要作用因素 而介质本身的性质是影响选别的重要因素 重介质有重液和重悬浮液两类 由于重液的价格昂贵且常有毒 生产中几乎没有应用 工业上应用的重介质都是重悬浮液 重悬浮液 是由细粉碎的高密度固体颗粒与水构成的悬浮体 加重质 高密度固体颗粒起着增加介质密度的作用 三 加重质的选择 1 类型 2 加重质的选择 A 足够高的密度 以便在适当的容积浓度 一般是 25 配成密度适合要求的重悬浮液 B 便于回收 能够用简单的磁选 浮选或分级方法分离出来 C 来源广泛 价格便宜 且不应在精矿中构成有害杂质 四 重介质选矿的应用 重介质选矿方法中一种严格按密度分选的方法 它可以把轻 重矿物密度差为0 1左右的矿石得到有效的分选 因此 广泛用于选煤和各种金属矿石及非金属矿石选别 选煤时可直接得到精煤和矸石 而选别金属矿石时可得到粗粒废弃的尾矿和粗精矿 目前在重力场中进行的选别 给矿下限粒度约为2 3mm 选煤为3 6mm 采用重介质旋流器分选时 给矿粒度下限可降为0 5mm 给矿的粒度上限由原矿的粒度 嵌布特性和设备尺寸有关 对于矿石常为50 150mm 对于煤炭为300 500mm 重介质分选金属矿石时 受到加重质密度的限制 难以配制很高密度的悬浮液 一般只能配制比轻矿物密度略高一些的重介质 因此 重介质选矿难获得高品位的最终精矿 只能除去低密度单体脉石或采矿时混入的围岩 作为预先分选作业 为什么重介质选矿难获得高品位的最终精矿 只能除去低密度单体脉石或采矿时混入的围岩 例如 有用矿物为集合体嵌布的铅锌矿 铜硫矿等矿石在中碎后即有大量单体脉石产出 可用重介质选矿将其除去 使之不再进入磨选作业 弱磁性铁矿石和锰矿石中混入的围岩 也可用重介质选矿法除去 重介质选矿可以在同等处理能力的条件下 极大地减少无需选别的围岩与废石 减少磨选消耗 降低选矿厂的直接生产成本 提高矿山的经济效益 无疑 重介质选矿是提高有色金属矿山综合经济效益最有前途的方向之一 7 2重悬浮液的性质 影响重介质选矿的悬浮液性质是它的密度 粘度和稳定性 一 悬浮液的粘度 视粘度视粘度由某一容积浓度 粒度的加重质组成的悬浮液所具有的粘度称为该悬浮液的视粘度 视粘度随容积浓度的变化并非呈单一曲线关系 在低浓度时 粘度增加缓慢 并接近于直线关系 在中间段视粘度呈曲线关系增大 到较高浓度段时 又呈直线关系迅速增大 这个现象如何解释呢 A 当固体浓度很低时 颗粒间的接触也比较少 随着容积浓度的增大 固液界面增大而使摩擦力略有所增加 其增加值与颗粒体积含量大致成正比 粘度增加缓慢 接近直线 增大的原因主要是因为颗粒的存在增加了颗粒间的水流速度梯度 使内磨擦增大 粘度增大 视粘度呈现曲线关系增加 原因主要是因为随容积浓度的增大 颗粒之间发生碰撞 磨擦 增大液体变形的阻力 使粘度增大 粘度急增 原因是微细颗粒接触 连形网状结构 使流体变形阻力增大 这种现象称为悬浮液结构化 图7 2悬浮液结构化示意图 影响悬浮液粘度的因素有 加重质的容积浓度 粒度 形状及悬浮液中的含泥量等 A 容积浓度增大到一定程度 易出现结构化 25 B 粒度 加重质的粒度越小 在同样容积浓度下 视粘度就越大 C 形状 颗粒形状愈不规则 比表面积愈大 颗粒间的摩擦 碰撞引起的内切应力愈大 粘度随之增加 加重质的形状越接近于球形 悬浮液的粘度就越小 D 矿泥 使悬浮液的粘度显著增大 粘度随悬浮液中含泥量的增大而增大 二 悬浮液的密度 悬浮液的物理密度是单位体积内水和加重质的质量之和 用公式表示为 注 理论上 矿石的分选密度应该等于悬浮液的物理密度 但在实际的悬浮液中 由于受结构化因素的影响 分选密度常常高于它的物理密度 因为上式表示的是悬浮液的平均密度 对于悬浮液某一点来说 密度并不等于上述值 即密度是一个宏观值 只有物理意义 故称为悬浮液的物理密度 配制一定体积的悬浮液 需要加重质的质量M由下式计算 三 悬浮液的稳定性 稳定性是指悬浮液保持自身各部分密度不变的性能 由于悬浮液是一种固液两相介质 一旦静置 悬浮质颗粒受自身的重力作用势必沉降 这样导致悬浮液在不同高度上密度出现差异 一般下层密度大 上层密度小 实际的分选密度发生变化 这种差异影响选别的正常进行 故悬浮液的稳定性是保持良好分选效果的重要参数 悬浮液的稳定性与悬浮质的沉降速度有关 沉降速度愈大愈不稳定 因此 通常用悬浮质在悬浮液中的沉降速度的倒数来表示稳定性的大小 称作稳定性指数 影响悬浮液稳定性的因素 悬浮液中加重质容积浓度的影响 加重质的密度 粒度和形状影响 提高悬浮液稳定性恰好与降低粘度的因素相对立 加重质越细 形状越不规则 容积浓度越大及含泥量越多 悬浮液的稳定性越高 而这时粘度越大 保持悬浮液稳定性的措施 机械搅拌 机械振动 使悬浮液流动 加入分散剂 需要注意的是 机械搅拌或振动强度不能过大 否则会破坏分层的进行 7 3重介质选矿设备 工业上应用的重悬浮液分选机类型很多 一般可分为四类 分类 深槽式 圆锥型重悬浮液选矿机 浅槽式 鼓型重悬浮液分选机 振动式 重介质振动溜槽 离心式 重介质旋流器 一 重介质振动溜槽 重介质振动溜槽是一种在振动过程中利用重悬浮液分选粗粒矿石 鲕状赤铁矿和锰矿等黑色金属 的设备 给矿粒度一般为75 6mm 每100mm槽宽处理量达到7t h 二 重介质旋流器 离心式 图7 6重介质旋流器内等密度面分布 由于重介质旋流器的浓缩作用 导致 旋流器的安装方式有两种 一种是垂直安装 再一种是倾斜安装 当旋流器直径不大时 一般均垂直安装 若旋流器直径较大 锥角较小时 多采用倾斜安装 旋流器轴线与水平的夹角为10 20 我国选煤用重介质旋流器一般是倾斜10 安装 而选矿用重介质旋流器安装角度可达20 4 影响旋流器工作的因素 结构参数 溢流口直径dov 底流口直径ds 旋流器直径D 锥角 操作条件 给矿压力 悬浮液的给入体积比 悬浮液的密度 给料粒度 进料压力进料压力高 旋流器的处理能力大 但悬浮液密度分布更不均匀 导致分选效果降低 从这个意义上看 增大进料压力 对分选是不利的 所以 在增大进料压力的同时 应适当地加大底流口直径 在实际工作中 应尽可能采用低压给料 这对于降低动力消耗 减少旋流器的磨损也有好处的 从我国经验表明 使用直径350mm的旋流器 以黄土作为加重质 分选中煤 实际进料压力为0 1 0 05MPa 数量效率 可达94 5 1 操作参数 悬浮液密度悬浮液密度越高 旋流器内物料的实际分选密度也就越大 在一般情况下 如前所述 悬浮液密度可比实际分选密度低0 2 0 4 在实际生产过程中 入料悬浮液密度与实际分选密度间的差值 可通过改变给料压力及底流口孔径的大小进行调节 注意 入料悬浮液密度越低 虽然加重质用量可以减少 但悬浮液在旋流器内受到的浓缩作用越强 致使悬浮液密度分布就越不均匀 造成分选效率下降 入料中矿石与悬浮液的体积比当矿石和悬浮液的体积比增大时 旋流器按矿石计算的生产能力也增大 但分选效果相应下降 原因 体积比增大 旋流器内矿石层增厚 分层阻力加大 分层速度降低 导致轻 重矿粒易相互混淆 经研究 从分选效果来看 矿石和悬浮液的体积比 以1 8为宜 但此时生产能力较低 为了要保持一定的处理能力 在一般情况下 应采用1 4 1 6为佳 给料粒度重介质选 矿 若给料粒度太小 小于0 4mm 从产物中脱除介质既十分困难又不经济 因此 采用重介质分选法时 没有必要要求更细的分选粒度下限 再有 对于入料中粒度过细 小于0 4mm 的分选效果虽然较差 但它并不影响粗粒物料的分选效果 旋流器给料粒度上限 只取决于旋流器的大小 实践表明 为了防止堵塞 给料中最大粒度以不超过给料口或底流孔直径的1 4为宜 根据我国生产实践的经验 利用重介质旋流器分选难选 极难选末煤或跳汰中煤 可以获得良好的效果 重介旋流器选分金属矿石 给矿粒度一般不超过20mm 多在13mm以下 二 旋流器结构参数的影响旋流器结构参数除旋流器直径外 主要是指旋流器锥角 溢流口及底流口的大小 给料口的尺寸等 a 旋流器锥角当旋流器直径一定 锥角已定 选煤生产中锥角均在15 20 选用 多为20 分选金属矿石时 旋流器锥角一般在15 30 溢流口直径与底流口直径 溢流口直径 底流口直径 的比值称为角锥比 是影响旋流器工作的主要因素 c 给料口的大小旋流器给料口的大小只对旋流器的处理能力有影响 而对分选效果没有影响 一般 旋流器给料口的直径可取旋流器直径的1 7一2 7即可 d 溢流管插入深度溢流管插入的深浅 对分选有一定影响 从我国使用的重介质旋流器实践证明 溢流管插入深度以320 400mm范围内效果较好 图三产品重介质旋流器分选煤的工作原理 7 4重介质选矿工艺 图7 7典型的重悬浮液选矿工艺流程 因此 需要经常取样进行测定或安装控制装置 表几种处理不同矿石的重悬浮液的性质 5 介质净化 再生 对回收到的稀介质采用磁选或浮选 重选等方法回收其中的加重质 再用水力旋流器等设备进行脱水 浓缩 然后重新配制成密度适当的悬浮液返回流程中应用 重介质选矿设备处理能力大 一般认为如能预先分出20 30 的废弃尾矿则在经济上是合算的 但这种预选方法工艺过程较复杂 在小型选厂中不宜推广应用 7 5矿石密度组成测定和简单的重选矿石可选性曲线 一 浮沉实验 矿石中经常含有一系列密度不同的矿粒 查明不同密度组成情况的工作称作重力分析 大块矿石 采用手选法或逐块测定比重的方法按比重差分组 小块矿石 它是将矿样依次投入一系列密度不同的重液或重悬浮液中 以获得各个不同密度级别 这种测定密度组成的方法称作浮沉试验 图7 7浮沉试验操作程序图 二 简单矿石的可选性曲线 定义 以曲线形式表示的矿石中各种密度矿物和金属的分布关系称作矿石可选性曲线 图7 8简单矿石的可选性曲线 本章小结 1 重介质通常是指密度大于1000kg m3的介质 矿石在这样的介质中进行选别即称作重介质选矿 重介质选矿按阿基米德浮力原理进行 完全属于静力作用过程 流体的运动和颗粒的沉降不再是分层的主要作用因素 而介质本身的性质倒是影响选别的重要因素 2 工业上应用的重介质实际都是重悬浮液 它是由细粉碎的高密度的固体颗粒与水组成的两相流体 高密度颗粒起着加大介质密度的作用 故又称作加重质 选别矿石用的加重质主要是硅铁 其次是方铅矿 磁铁矿和黄铁矿 3 重介质分选金属矿石时 受到加重质密度的限制 难以配制很高密度的悬浮液 一般只能配制比轻矿物密度略高一些的重介质 因此 重介质选矿难获得高品位的最终精矿 只能除去低密度单体脉石或采矿时混入的围岩 作为预先分选作业 4 悬浮液的性质包括密度 粘度和稳定性 是互有联系的三个方面性质 同时对选矿也有影响 5 工业上应用的重悬浮液分选机类型很多 一般可分为四类 深槽式 浅槽式 振动式和离心式 本章讨论了两种重悬浮液分选机的结构 工作原理 性能特点和应用 6 典型重悬浮液选矿工艺主要包括如下几项工序 入选矿石的准备 介质的制备 矿石分选和悬浮液的回收 再生 7 浮沉试验以及简单的重选矿石可选性曲线 以及通过曲线可以查相应的理论指标 习题 一 名词解释浮沉试验二 填空题1 重介质选矿的原理是 2 对分选有直接影响的重悬浮液的性质是它的 3 影响悬浮液粘度的因素有加重质的 以及悬浮液中的 4 当容积浓度增加到相当高的数值以后 悬浮液发生了 其表现形式是悬浮液颗粒因直接接触而互相连接起来 形成一种空间网状结构物 它对悬浮液的流动变形显示出更大的阻力 5 稳定性指标Z值越大 表示悬浮液的稳定性越 高或低 6 一个典型的重介质选矿过程包括 五项作业 三 简答题 1 浮沉试验的步骤 2 矿石的重选可选性曲线浮沉试验数据计算以及绘制 从曲线中可以查哪些理论指标 3 重介质旋流器的结构 工作原理及特点 4 什么是重介质选矿 常用的加重质有哪些 5 为什么重介质选矿难获得高品位的最终精矿 只能除去低密度单体脉石或采矿时混入的围岩 7 矿粒在重介质中为了达到分选的目的 重介质密度与轻矿物密度 重矿物密度之间应该存有的关系是 6 简述重介质振动溜槽的构造及工作过程 7 画出一个典型的重悬浮液选矿工艺流程 重介质旋流器分选原理描述错误的是 A 在旋流器内受离心力的作用 形成不同的密度层次 B 悬浮液使得加重质颗粒中密度较高 粒度较粗的颗粒 在离心力作用下向器壁及底部沉降 而发生浓缩现象 C 在重介质旋流器内没有轴向零速包络面 D 矿粒在旋流器中的分选是连续多次分选 分选密度一次高于一次 对重介质旋流器性质描述错误的有 A 给矿口 底流 溢流口 B 可采用高容积浓度的悬浮液 C 处理量大 分选效率高 选别粒度下限低 可达0 5mm D 同水力旋流器一样 重介质旋流器设备本身结构简单 制造容易 没有运转部件 无需动力 第七章结束 举例 1 1试样多元素分析试样多元素分析结果列于表1 1 2重液浮沉试验重液由KI和HgCI2按重量比1 1 24配制而成 目的是考察重介质旋流器选矿可能获得的理想指标 以及适宜的分离比重和入选粒度上限 重液浮沉试验综合指标见表2 表2重液浮沉试验综合指标 从重液浮沉试验结果可知 当分选比重为2 80时 抛废产率可达27 29 尾矿中Pb Zn的品位分别为0 038 0 087 Pb Zn金属损失率仅为0 86 1 33 说明该铅锌矿完全可以用重介质旋流器进行原矿预选 分析 根据有关资料分析 国内外重介质选矿所用的加重剂一般有硅 黄铁矿等 鉴于黄铁矿的来源广泛 且价格低廉 所以研究采用铅锌矿自产的黄铁矿作为加重剂 表3半工业试验结果 从表3数据可知 在抛废产率大于25 的情况下 铅 锌的回收率均高于97 尾矿中铅 锌的品位均低于铅锌矿浮选最终尾矿品位