选矿讲稿(5)-重选.doc

第五章 重 选第一节 概 述一、重选定义和目的重选是按矿物密度差分选矿石的方法， 1.重选定义：根据矿粒间密度的差异，因而在运动介质中所受重力、流体动力和其他机械力的不同，从而实现按密度分选矿粒群的过程。在运动的介质中密度或粒度不同的矿物粒群产生不同速度的沉降。粒度和形状亦影响按密度分选的精确性。2.重选目的：主要是按密度来分选矿粒。因此，在分选过程中，应设法创造条件，降低矿粒的粒度和形状对分选结果的影响，以便使矿粒间的密度差别在分选过程中起主导作用。二、重选介质： 水湿选（水力选矿）介质 空气干选（风力选矿）介质 重介质（1）重液：含有一定化合物的均匀溶液，主要有三溴甲烷（CHBr3,2.8；四溴乙烷C2H2Br2,2.97；杜列液KI+HgI2的水溶液，3.2） （2）重悬浮液：密度大的固体微粒与水的混合物成非均质的两相介质，密度1.4-4。重介质的条件：密度大，粘度小、不与矿体反应、无毒、无腐蚀性、廉价、易回收。可作重介质的固体微粒物质有：硅铁、方铅矿、毒砂、磁铁矿、黄铁矿、重晶石等。三、重选过程、特点及应用1.重选过程：矿粒在介质中沉降时，要受两个力的作用；一个是矿粒在介质中的重力，在一定的介质中对一定的矿粒其重力是一定的；另一个是介质的阻力，阻力和矿粒的沉降速度有关。矿粒开始沉降的最初阶段，由于介质的阻力很小，因此矿粒在重力作用下做加速度沉降。随着沉降速度的增加，介质的阻力也增加。随着介质阻力的逐渐增加，矿粒的沉降加速度逐渐减小。到一定时间之后，加速度就减小到零。此时矿粒就以一定的速度沉降，这个速度叫沉降末速。沉降末速受几个重要因素影响，其中有：矿粒的比重、粒度和形状；介质的比重和粘度等。2.重选过程特点：（1）矿粒间必须存在密度（粒度）差异；（2）分选过程在运动介质中进行；（3）在重力、流体动力及其他机械力的综合作用下，矿粒群松散并按密度（或粒度）分层；（4）分好层的物料，在运动介质的运搬下达到分离，并获得不同最终产品。3.应用：重选处理量大，简单可靠，经济有效。广泛用于稀有金属（钨、锡、钛、锆、铌、钽等）、贵金属（金、铂等）、黑色金属矿石以及煤炭的选别。也可用于有色金属预选作业以及非金属矿石的加工。重选中的按粒度分选过程（如分级、脱水等）几乎在一切选矿厂都是不可缺少的作业。第二节 重选的基本原理 松散是分层的条件，分层是分离的基础。 沉降是最基本的运动形式。松散可以看作矿粒在上升介质流中沉降的一种特殊形式。 一、矿粒在介质中的沉降自由沉降：单个颗粒在无限宽广的介质中的沉降，称为自由沉降。 干扰沉降：矿粒群成群地在有限介质中的沉降，称为干扰沉降。 1.矿粒在介质中的所受重力 颗粒在介质的运动形式主要有静止、上升、下降三种。矿粒介质中的重力： 或 故：式中:G空气中的重力， P浮力， V矿粒的体积，m3； 矿粒的密度，k/m3； 介质的密度，kg/m3， g 重力加速度，m/s2； m 矿粒的质量，kg。 g0 矿粒在介质中的加速度 , m/s2G0是矿粒在介质中所受的重力，从式（21）中可以看出，它等于矿粒的质量m与加速度（-）g/ 的乘积。后者为矿粒在介质中的重力加速度，以符号“g0”表示.由上式可知:g0 大小、方向与、有关，与粒度、形状无关。 时，颗粒下沉； 1mm物料的粗粒溜槽已经逐渐被其他方法代替，广泛采用的是处理1-0.074mm的矿砂溜槽和几十微米以下的矿泥溜槽。二、溜槽选矿过程：溜槽选矿是利用斜面水流的方法进行选分的过程。将矿粒混合物给入倾角不大的斜槽内，一般为34，不超过6。在水流的冲力、矿粒的重力和离心力以及摩擦力的作用下使矿粒按比重进行分层。由于水流在槽中的速度分布是上层大，下层下故比重较大的矿粒集中在下层，受到较小的水流冲力及较大的槽底摩擦力，沿槽底缓慢向前运动，比重小的矿粒集中上层，被水流携带以较快的速度从槽内流出。然后，按层分别截流即可得到比重不同的两种产物精矿和尾矿。 最上层为稀释表流层，只含微细的小密度矿粒；该层浓度稀，流速最大，矿粒不能沉到底部，而是直接流出槽外作为尾矿。最下层为沉积层，集中了大部分大密度矿粒；该层浓度大，流速很小，甚至滞留于槽面不动，收集起来，即为精矿。中部为浓缩悬浮层，介于上述两层之间，它在分选过程中起重要作用。三、溜槽选矿设备 溜槽选矿设备种类很多：粗粒溜槽（选别金、钨、锡等矿）、矿泥溜槽（铺面溜槽、均分槽）、皮带溜槽、扇形溜槽、圆锥选矿机、螺旋选矿机、螺旋溜槽、离心溜槽。（一）螺旋选矿机1.结构：一种重力-离心力联合式的溜槽选矿机（图），由螺旋槽、机架、截料器、冲水管等主要部分组成。螺旋选矿机1-给矿槽；2-洗涤水管；3-螺旋槽；4-连接槽段的凸缘；5-精矿排出口；6-排矿槽；7-机架；8-截料槽；9-洗涤水阀2.分选原理及过程螺旋选矿机的选分原理如图所示。当具有一定浓度的矿浆给入螺旋选矿机上部时，在重力和离心力的作用下，矿浆沿螺旋槽向下回转运动。比重大的矿粒首先沉在槽底，比重小的矿粒在矿浆的上层流动。沉在槽底的大比重矿粒，由于水流冲力小，而摩擦力大，因此沿槽运动速度小，受离心力也小，在运动过程中靠近槽的内缘。在矿浆上层运动的小比重矿粒，由于上层水流速大，因此沿槽流动的速度大，受较大的离心力，所以靠近槽的外缘。这样就可以在螺旋的不同位置上截取比重不同的矿粒，达到选分目的。图 溜槽横切面矿粒的分布1.大密度细粒；2.大密度粗粒；3.小密度细粒；4.小密度粗粒；5.矿泥图 螺旋溜槽内上下层流运动轨迹实线上层液流运动轨迹，虚线下层液流运动轨迹3.影响螺旋选矿机的操作因素：可调节的有给矿量、给矿浓度及冲洗水量。其中给矿量与螺旋选矿机的直径、螺旋角、螺旋槽断面形状及原矿性质有关。生产率随螺旋直径和螺旋角的增大而增大，原矿的粒度及其中重产物的粒度越细，含泥量越高，则生产率减小。给矿浓度在精选时应比粗选时低，该种选矿机给矿浓度不高，一般在1114%。冲洗水也要适当控制，它的主要作用可以提高重产物的质量。4.螺旋选矿机优缺点及应用（1）优点是构造简单，操作维护容易，生产率高，适应性能大。尤其是给矿量和给矿浓度在一定范围内发生变化时，对精矿质量和回收率的影响不太明显。（2）缺点是设备磨损大、富矿比低。对片状矿石选分效果不好。螺旋选矿机主要是用来选分砂矿，如铁矿石、锡矿、钽铌矿等。（3）该机一般用于粗选作业，也可以用来处理磁选和浮选尾矿，从中回收重矿物。最适宜的处理矿石粒度上限为34毫米，下限0.07毫米。（二）扇形溜槽1.结构：扇形溜槽的形状如图21所示。它的给矿端较宽，愈接近排矿端截面愈缩小。2.工作原理：当固体含量占5060%的矿浆由前面宽的一端进入溜槽，流向尖缩的排矿端。由于溜槽的倾斜度不太大（一般1518），但矿浆的浓度较大，可以得到很平稳的矿流、与其它溜槽一样，矿浆在流动过程中固体物料便按比重分层，最下层的重矿物与溜槽底面发生摩擦，因而流动的速度很缓慢，而上面几层矿物由于较轻，所以随水流动速度很快。随着溜槽的逐渐尖缩，所形成的液流层便垂直地分开，其结果是速度差越来越大。由于各层矿浆排出速度不同，在排矿端便形成一个扇形，借助截板可以分成重产品，中矿和轻产品。3.影响扇形溜槽因素： 操作因素： 1.给矿浓度（50-70） 2.溜槽坡度（13-25，常用16-20） 3.给矿量影响溜槽选分过程的因素有：1）给矿量的大小。给矿量过大或过小都会降低选分指标，特别是过大时，对选分过程的破坏更为严重。4.扇形溜槽特点及应用：构造简单、轻便、造价便宜扇形溜槽与其他溜槽相比，具有溜槽坡度大、槽底不装挡板、矿浆浓度大、矿浆流速随溜槽尖缩而逐渐增大等特点。应用：扇形溜槽广泛用于处理品位低的砂矿，也处理细粒级铁矿石、钨矿石和锡矿石，但不如处理粗粒效果高。（三）圆锥选矿机 1.结构：圆锥选矿机是由扇形溜槽改进而成。相当于由许多个扇形溜槽按圆锥面依次顺序排列并去掉槽帮而成。2.特点：u 圆锥选矿机消除了扇形溜槽的侧壁效应，因此大大提高了处理能力。u 扇形溜槽及圆锥选矿机都具有结构简单，适应性强、处理量大、管理方便等优点。是分选组分简单、易选低品位矿石的有效重选设备。u 尤其适用于处理海滨砂矿。处理粒度一般为0.037mm。（四）皮带溜槽皮带溜槽特点：带面逆流运行，连续排矿，矿流薄而均匀，以及有洗涤水补充清洗作用等特点,富矿比高（5-6倍）。处理3510微米的细泥效果好。广泛用于钨、锡矿泥的精选。缺点:处理能力低。需保持给矿浓度恒定，一般需前置浓泥斗、搅拌槽等恒压给矿装置。（五）离心选矿机离心选矿是利用微细矿粒在离心力场中所受离心力大大超过重力，加速矿粒的沉降，扩大不同密度矿粒沉降速度的差别，从而强化分选的重选方法。利用离心选矿法处理微细粒矿泥所用的主要设备就是离心选矿机，1、离心选矿机的结构和分选过程矿浆在相对于转鼓内壁流动过程中发生分层，进入底层的重矿物即附着在鼓壁上较少移动，而上层轻矿物则随矿浆流通过转鼓与底盘间的缝隙（约1.4mm）排出。当重矿物沉积到一定的厚度时，停止给矿，由冲矿嘴给入高压水，冲洗下沉积的精矿。图 300600离心选矿机结构图1-给矿斗；2-冲矿嘴；3-上给矿嘴；4-转鼓；5-底盘；6-接矿槽；7-防护罩；8-分矿器；9-皮膜阀；10-三通阀；11-机架；12-电动机；13-下给矿嘴；14-洗涤水嘴；15-电磁铁uu 离心选矿机特点：u 结构简单、运转可靠、选别指标高、生产能力大、选别粒度下限低。u 缺点是间断作业、辅助设备复杂、适应性差。u 离心选矿机处理粒度范围0.0740.01mm。广泛用于钨、锡矿泥的粗选作业。第五节 摇床选矿一、概述1.定义：利用机械摇动和斜面水流冲洗的联合作用使矿粒按密度分离的过程。是选别细粒物料应用最广泛的重选法之一。2.摇床工作过程：由给水槽给入的冲洗水，铺满横向倾斜的床面，并形成均匀的斜面薄层水流。当矿浆给入往复摇动的床面（其上复有格条或刻槽）时，矿粒在重力、水流冲力、床面摇动产生的惯性力，以及摩擦力等综合作用下，按密度松散分层。 同时，不同密度（或粒度）的矿粒以不同的速度，沿床面纵向和横向运动。因此它们的合速度偏离摇动方向的角度亦不同。最终，不同密度的矿粒在床面上呈扇形分布，从而达到分离不同性质矿粒在床面上分离示意图摇床上矿粒风带情况示意图1-给矿端；2-尾矿端；3-传动端；4-精矿端二、摇床选矿的原理摇床选矿过程中，物料的松散分层与运搬分带，直接受床面的纵向摇动作用及横向水流冲洗作用支配床面的摇动，导致重矿物细颗粒钻过颗粒间隙，沉于最底层，这种作用称为析离。析离分层是摇床选矿的重要特点，它使按密度分层更趋于完善。分层的结果是，粗而轻的矿粒在最上层，其次是细而轻的矿粒再次是粗重矿粒，最底层为细重矿粒。矿粒在床面上既做横向运动，同时又做纵向摇动。横向运动遵循（4-21）规律。离析分层的结果，有利于增大不同密度矿粒的横向运动速度差。即小密度的矿粒，其横向移动速度比大密度矿粒更大。矿粒在床面纵向摇动，主要受到床面给予的惯性力及矿粒与床面间的摩擦力作用。床面上的床条（或刻槽）不仅能增强水流脉动，增加床层松散，利于矿粒分层和离析，而且能清洗混杂在大密度矿层内的小密度矿粒，改善分选效果。图 摇床上矿粒析离分层结果示意图图 矿粒群在床条沟内分层示意图三、摇床的结构及分类摇床种类很多。1.根据分选物料粒度可分为矿砂摇床（0.2mm）矿泥摇床 (0.2-0.074mm)2.从构造上来分，因床头结构、床面形式和支撑方式不同分为（1）6-S摇床（偏心连杆式床头，衡阳式摇床）（2）云锡式摇床（凸轮杠杆式床头，贵阳式摇床）（3）弹簧摇床（4）其它新型摇床，如悬挂式多层摇床、离心摇床等。摇床结构示意图1-床头；2-给水槽；3-给矿槽；4-床头；5-滑动支承；6-弹簧；7-床条（二）.摇床结构：摇床主要由床面、机架及床头等部分组成。1.床面：缓倾的平板，10，梯形、菱形，纵向传动端至精矿端向上倾斜1-2，床面上铺有耐磨层，床条，床面上装有给矿槽，槽内菱形小木块调节水量。运动特点，正加速度前进，负加速度后退往复不对称运动。2.床头： 获得往复不对称运动的传动装置。通常有： 偏心肘板式摇动机构 凸轮杠杆式摇动机构 偏心弹簧式摇动机构（三）影响摇床选矿过程的因素1 摇床运动的不对称性 它对矿粒沿纵向的选择性运搬及床层的松散影响很大。适宜的不对称性，要求既能保证较好的选择性运搬性能，又保证床层的充分松散。对较难松散和较易运搬的粗粒物料，不对称性可小些；对较易松散，但较难移动的细粒物料，不对称性应大些。2. 冲程和冲次冲程和冲次直接影响床面运动速度和加速度的大小。对粗粒物料、精选作业及负荷较大的情况，采用大冲程小冲次（16-30mm，200-250次/分）；对细粒物料、粗选作业及负荷较小的情况，采用小冲程大冲次（8-10mm， 250-300次/分）。3. 水量和坡度对粗粒物料、难选物料和精选作业情况，应采用小坡大水制度；对细粒物料、易选物料和粗选作业情况，应采用大坡小水制度。倾角一般在 0 10；水量 20 50 升分。4. 给矿体积和给矿浓度两者都影响分层和运搬速度。过大的给矿体积会使床层过厚，分层变坏，运搬速度增大，从而尾矿品位升高，回收率下降。 过小的给矿体积会使处理量大大降低。 浓度过大，会出现砂堆；浓度过小，则可能出现拉沟现象。一般，给矿浓度为 15 25 % ，粗粒取高值，细粒取低值。5 给矿粒度和形状 它们影响按密度分选的精确性。为此，入选前的分级、脱泥和脱粗十分必要。 浑圆形过粗重矿粒，不仅干扰细粒的分选，还易流失于尾矿中。若粗、圆者为脉石时，则有利于分选。第六节 重介质选矿一、概述1.定义：重介质选矿是在密度大于水的介质中，使矿粒群按密度分选的一种选矿方法。基本原理为阿基米德定律。 重介质：即密度大于1000kg/m3的介质。2.重介质选矿原理：重介质选矿就是矿粒群在比重大于水的介质中，按比重分离的过程。重介质的比重介于小比重矿物和大比重矿物之间，比重小的矿物在其中浮起，比重大的矿物下沉，分别排出得到不同的产物。这种选分方法主要决定于矿粒的比重，而矿粒的粒度和形状的影响较小，所以分选精确度高比较高，可以选分比重差很小（如0.1）的矿物；入选物料的粒度范围可以很宽，处理能力大。3.重介质选矿特点：重介质选矿较为严格地按密度分选，精确度较高，入选物料粒度范围宽，处理能力大。甚至可以分选密度差小于0.1-0.05mm的物料。入选适宜粒度可根据设备和矿石性质决定，一般地，金属矿上限30-70mm，下限2-3mm。4.应用：常用于选别黑色金属（铁、锰）、有色金属（铅、锌）、稀有金属（钨、锡）矿石以及煤。二、重介质选矿机（一）重介质旋流器旋流器内的悬浮液的密度是自上而下、自内向外逐渐增大的。这种密度的不均匀性，有利于分选精确性。u 锥端附近最终分离处的悬浮液密度，即为分选密度。u 旋流器的锥比（沉砂口直径：溢流口直径）影响实际分选密度。u 锥比减小，重产品产率减小，可使分选密度P 增高；反之， P 降低。u 入选物料中重矿粒含量高时，采用大锥比（0.5-0.7）；含量低时，宜采用小锥比（0.3-0.4）。结构型式对旋流器中重介质的形成