选煤(矿)基础知识汇总.

1、第一章 基本概念1第一节 岩石学基本概念11.1 成岩和成矿作用11.2 矿石和脉石11.3 矿石的性质1第二节 选矿基本概念12.1 选矿12.2 原矿、精矿、尾矿、中矿12.3 选矿常用的工艺指标12.4 粗选、精选和扫选22.5 直接与选矿有关的矿物性质2第三节 选矿的基本作业流程2第二章 筛分破碎和磨矿3第一节 筛分及筛分机械31.1 准备筛分31.2 预先筛分31.3 检查筛分31.4 脱水筛分31.5 脱泥筛分与脱介筛分31.6 筛分机械4第二节 破碎和破碎机械52.1 破碎作业在选煤厂和选矿厂的作用52.2 破碎作业的分类52.3 破碎和磨碎设备6第三章 重力选矿7第一节 水力分

2、级7第二节 重介质选矿72.1 重介质选矿的特点82.2 重介质分选机8第三节 其他重力选矿103.1 跳汰选矿103.2 细颗粒重力选矿11第四章 浮游选矿12第一节 矿物表面的亲水性和疏水性12第二节 浮选药剂132.1 浮选药剂的分类132.2 捕收剂132.3 起泡剂14第三节 浮选机及辅助设备143.1 对工业用浮选设备的要求153.2 气泡的生成153.3 浮选机的分类163.4 浮选辅助设备173.5 典型浮选流程19选矿基础知识汇总第21页第一章 基本概念第一节 岩石学基本概念1.1 成岩和成矿作用在一定自然条件下，形成岩石的地质作用就是成岩作用；如果在形成岩石的的过程中，伴随

3、着矿产的形成，则称为成矿作用。1.2 矿石和脉石所谓矿石就是在现场的技术及经济条件下可以被开采、加工和利用的岩石，即有经济价值的岩石。在矿石中，除了有用矿物外，还含有目前无法富集和尚不能利用的一些矿物，这些无用的矿物成为脉石。1.3 矿石的性质矿石的化学成分、矿物组成、结构构造、矿石中各元素的赋存状态、矿石的物理化学性质等。第二节 选矿基本概念2.1 选矿利用矿物的物理或物理化学性质的差异，借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物与脉石矿物分离，并使有用矿物相对富集的过程。2.2 原矿、精矿、尾矿、中矿原矿：选矿厂内，未经选别作业处理的矿石。精矿：在选矿过程中选出的有用矿物。尾矿：选矿过程中抛弃的无

4、用矿物。中矿：选别过程中得到的中间产物。2.3 选矿常用的工艺指标品位：指产品中金属或有用成分的质量与该产品质量之比，常用百分数表示。通常用表示原矿品位；表示精矿品位；表示尾矿品位。产率：产品质量与原矿质量之比，叫做该产品的产率，通常以表示。回收率：精矿中有用成分的质量与原矿中该有用成分质量之比，称为回收率，常用表示。有用成分回收率是评定分选过程（或作业）效率的一个重要指标。回收率越高，表示选矿过程（或作业）回收的有用成分越多。所以，在选矿过程中应该在保证精矿质量的前提下，力求提高有用成分回收率。选矿比：原矿质量与精矿质量的比值。用它可以确定获得1t精矿所需处理原矿石的吨数。常以表示。富矿比（

5、或富集比）：精矿品位与原矿品位的比值，常用表示。它表示选矿过程中有用成分的富集程度。2.4 粗选、精选和扫选矿物经初次分选之后，将其中所含的部分脉石矿物选出，称为粗选。将粗选精矿进行再选以得到合格的精矿，这一工序称为精选。将粗选尾矿进行下一步的选别，这一作业成为扫选。2.5 直接与选矿有关的矿物性质密度：单位体积矿物的质量，重选依据。润湿性：指矿物能被水润湿的性质。易被水润湿的矿物成为亲水性矿物。反之成为疏水性矿物，浮选依据。磁性：指矿物能被磁铁吸引或排斥的性质，磁选依据。1、磁性矿物：能被永久磁铁吸引的矿物。分为强磁性和弱磁性。2、电磁性矿物：具有弱磁性，不能被永久磁铁吸引，但可被电磁铁吸引

6、的矿物。分为强电磁性矿物和弱电磁性矿物。3、逆磁性矿物：具抗磁性被磁铁所排斥的矿物。导电性：指矿物的导电能力，电选依据。第三节 选矿的基本作业流程准备前作业：矿石的破碎筛分、磨矿分级（脱泥等）。选别作业：如重选、浮选与磁选等。产品处理作业：精矿脱水、尾矿储存等。第二章 筛分破碎和磨矿第一节 筛分及筛分机械碎散物料通过一层或数层晒面被分为不同粒级的过程称为筛分。1.1 准备筛分当筛分是为分选作业提供不同粒级的入选矿物时，称为准备筛分。1.2 预先筛分用在破碎前预先把合格粒级预先筛出。目的是为了避免物料的过度粉碎，从而提高破碎设备的生产能力和降低动力消耗。1.3 检查筛分用在破碎后以控制产品的破碎

7、粒度。目的是为了从破碎设备的产物中，将粒度不合格的大块筛出，以保证产品不超出要求的粒度上限。图一 筛子和破碎机的配合（a）预先筛分 （b）检查筛分 （c）预先及检查筛分1.4 脱水筛分将伴有大量水的散状物料（如矿浆、泥浆）作为筛分原料，以脱除其中液相为目的的筛分成为脱水筛分。脱水筛分一方面可以对产品进行脱水，达到产品的水分要求；另一方面可以回收水，以便循环使用。1.5 脱泥筛分与脱介筛分为达到一定的工艺目的，脱除散状物料中细颗粒的筛分作业，称为脱泥筛分或脱介筛分。须用强力喷水冲洗。例如，在跳汰选煤时，为了降低洗水粘度，提高细粒煤的分选效率，在煤进入跳汰机前的脱泥筛分；在重介选煤时，为了回收细粒

8、重介质所进行的脱介筛分。1.6 筛分机械一般按照筛面的结构形式和运动形式，将其分为以下几个种类。1） 固定筛固定筛的筛面是固定的，由许多平行排列的筛条构成。筛面呈水平安装或者倾斜安装，工作时固定不动，物料靠自重沿筛面下滑而筛分。有棒条筛和条缝筛之分。图二 固定式棒条筛固定筛构造简单，寿命长，尤其不消耗动力，没有运动部件，设备成本和使用成本低，但生产能力和筛分效率较低。2）滚筒筛滚筒筛的筛面为圆柱面或圆锥面晒筒，沿筛筒的对称轴线装有转轴，当传动装置带动转轴转动时，筛筒也随着回转。圆锥面晒筒水平安装，物料由晒筒小端给入，并随筛筒旋转被带起，当达到一定高度时，因受重力作用自动下落，如此不断起落实现物

9、料的筛分。滚筒筛运转平稳可靠，但生产能力低，筛孔易堵塞、筛分效率低，可用于粗、中粒物料的筛分和脱水。3）振动筛振动筛由筛箱、激振装置、传动装置、支承或吊挂装置组成。筛箱通过弹簧支承或吊挂在机架上，筛箱的振动依靠激振器产生振动。物料在筛面上进行跳跃运动并透过筛孔。振动筛的特点是频率高、振幅小，物料在筛面上做跳跃运动，因而生产率和筛分效率都较高，因此广泛适用于选煤厂的各种筛分作业。振动筛的种类如下图。图三 振动筛的分类4）其他筛分机如旋转概率筛、立式（卧式）振动离心筛、弛张筛、强化筛和变幅筛等。是对细、湿、黏的物料进行干法筛分的新设备。第二节 破碎和破碎机械破碎和磨碎是用外加能量来克服被破碎物料之

10、间的内聚力，使大块物料分裂成若干小块的过程。在破碎过程中，入料粒度与产物粒度的比值叫做破碎比，通常由入料最大颗粒直径与产物最大颗粒直径的比值来确定。2.1 破碎作业在选煤厂和选矿厂的作用1）满足选煤机械和选矿机械对入选物料最大入选粒度的要求。2）满足夹矸煤中的煤与矸石的解离，有用矿物和脉石解离要求，对于煤与矸石夹杂共生的夹矸煤，必须先使夹矸煤解离，才能入选而达到分选的目的。3）满足用户对选后产品粒度的要求。2.2 破碎作业的分类破碎作业按照破碎产物的粒度不同分为：粗碎、中碎、细碎和粉碎。见表一。表一 按产品粒度划分的破碎作业作业名称粗碎中碎细碎粉碎产品粒度/mm50625161机械能破碎的五种

11、基本方式：挤压破碎（图一a）：物料在两个工作面之间受到缓慢增大的压力作用二破碎。这种方法大多用于脆性、坚硬物料的粗碎。劈裂破碎（图一b）：用一个尖棱（或平面）和一个带有尖棱的工作表面挤压矿石时，矿石将沿着压力作用线的方向劈裂。折断破碎（图一c）：矿石受到弯曲作用而破碎。研磨破碎（图一d）：矿石与运动的工作面之间存在相对运动而受一定的压力和剪切力作用。研磨破碎多产生细粒，效率低、能耗大，多用于小块物料的细碎。冲击破碎（图一e）：物料受到足够大的瞬时冲击力而破碎，其破碎效率高、破碎比大，能耗小。多用于脆性物料的破碎。图一 破碎和磨碎方式2.3 破碎和磨碎设备破碎机可按工作原理和结构特征划分为：颚式

12、破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机和冲击式破碎机。图二为主要类型破碎机和磨碎设备的原理示意图。图二 破碎和磨碎设备示意图（a）颚式破碎机 （b）圆锥破碎机和旋回破碎机 （c）辊式破碎机 （d）冲击式破碎机 （e）磨矿机第三章 重力选矿重力选矿又称重选，就是根据矿粒间由于密度的差异，因为在运动介质中所受中路、液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。粒度和形状会影响按密度分选的精确性。常见的重选方法有重介质选矿、跳汰选矿、旋转介质流选矿、摇床分选、斜槽分选等。各种重选过程的共同特点：1、矿粒间必须存在密度的差异；2、分选过程在运动的介质中进行；3、在重力、流体动力及其他机械力的综合

13、作用下，矿粒群松散并按照密度分层；4、分层好的物料在运动介质的作用下实现分离，并获得不同的最终产品。第一节 水力分级水力分级是根据矿粒在运动介质中沉降速度的不同，将粒度级别较宽的矿粒群，分成若干窄粒度级别产物的过程。表一 筛分和水力分级的比较类别工作原理产品特性工作效率应用范围筛分严格按粒度分级统计产物中粒度大小比较均匀，平均直径相同对细粒物料筛分效率较低大于23mm物料水力分级按沉降速度分级，密度对按粒度分级有影响同级产物中主要是等沉降颗粒，大密度矿粒平均直径比小密度矿粒平均直径小处理细粒物料效率比筛分法高一般用于不小于23mm物料第二节 重介质选矿通常将密度大于水的介质成为重介质。在这样的

14、介质中进行的选矿成为重介质选矿。它是按照阿基米德原理进行的。重介质有重液和重悬浮液之分，重液是一些密度较高的邮寄液体或无机盐类的水溶液，但是该来源有限，价格昂贵，有毒，有腐蚀作用且不易回收，一般只在试验室使用；重悬浮液是由密度较大的固体颗粒分散在水中构成的非均质两相介质，考虑到来源较为广泛，价格低廉且便与回收与再生，选煤厂多用磁铁矿粉作为加重质。2.1 重介质选矿的特点1）分选效率和分选精度较高；2）分选密度可调且范围较宽；3）分选粒度范围较宽；4）适应性强；5）生产过程易于实现自动化。2.2 重介质分选机工业上使用的重介质分选机，按工艺和结构特征，分类方法见表二。对大于6mm或13mm粒级块

15、煤采用重悬浮液进行分选时，使用最多的的设备有斜轮重介质分选机和立论重介质分选机，其分选粒度上限一般为300mm左右，最大可达1200mm。对于分选613mm以下的洗礼物料，采用离心力场来强化分选过程，其设备主要采用重介质旋流器。表二 重介质分选机分类表分类特征分选机类型分类特征分选机类型分选后的产品品种两产品分选机三产品分选机分选槽形式深槽分选机浅槽分选机悬浮液流动的方向水平液流分选机垂直液流分选机复合液流分选机（水平-上升流或水平-下降流）排矸装置形式提升轮分选机（斜轮、立论）刮板分选机圆筒分选机空气提升分选机旋转重介质流选矿重介质旋流器是一种利用离心力场强化细粒级矿粒在重介质中分选的设备，

16、能使密度差值小（0.1含量大）的难选和极难选细粒物料也能获得精确的分选。该设备结构简单，无运动部件，分选效率高。根据其机型结构和形状分为圆锥型和圆筒型两产品重介质旋流器，双圆筒串联型、圆筒型与圆锥型串联的三产品重介质旋流器。根据给料方式，可以分为有压给料和无压给料两种。图1 有压两产品重介质旋流器分选过程如上图所示，两产品重介质旋流器，其主体是由圆筒部分和圆锥部分组成。分选时，原矿和悬浮液的混合物以一定压力由入料管沿切线方向给入旋流器的圆筒部分，形成强大的旋流。其中一股沿着旋流器圆柱体和圆锥体内壁形成一个向下的外螺旋流；另一股是围绕着旋流器轴心形成一个向上的内螺旋流，其轴心形成负压，实为空气柱

17、。由于离心力的作用，高密度的物料甩向锥体内壁，并随着部分旋流液向下做螺旋运动，最后从底流口排除；低密度物料集中在椎体中心，随内螺旋上升运动经溢流管进入溢流室从切线方向排出。三产品重介旋流器是由两台两产品重介旋流器串联组装而成的，从分选原理上没差别，第一段为主选，采用低密度悬浮液进行分选，选出精煤和再选入料，同时由于悬浮液浓缩的结果为第二段准备了高密度悬浮液；第二段为再选，分选出中煤和矸石两种产品，三产品重介旋流器的主要优点是用一套悬浮液循环系统，简化再选物料的运输。缺点是在第二段分选时，重介质密度的测定和控制较难。因第二段悬浮液入料是由第一段悬浮液浓缩而来。无压给料三产品重介质旋流器一段为圆筒

18、型，二段旋流器为圆筒型或圆筒圆柱型，当二段要求有较高的排矸密度时，即用圆筒圆锥型。两段圆筒型三产品旋流器的结构图如图2：图2 无压给料三产品重介质旋流器结构示意图第三节 其他重力选矿3.1 跳汰选矿跳汰选矿是指物料主要在垂直升降的变速介质流中，按密度差异进行分选的过程。物料在粒度和形状上的差异，对选矿结果有一定的影响。跳汰时所选用的介质可以是水，也可以是空气。以水作为分选介质是，称为水力跳汰；以空气作为分选介质时，称为空气跳汰。目前，生产中以水力跳汰为主。实现跳汰过程的设备叫跳汰机，被选物料给到跳汰机筛板上，形成一个秘笈的物料层，这个密集的物料层称为床层。在给料的同时，从跳汰机下部透过筛板周期

19、地给入一个上下交变水流，物料在水流的作用下进行分选。首先在上升水流的作用下，床层逐渐松散、悬浮，这时床层中的矿粒根据其自身的特性（矿粒的密度、粒度和形状）彼此做相对运动进行分层。上升水流结束后，在休止期间（停止给入压缩空气）以及下降水流期间，床层逐渐紧密，并继续分层。待全部矿粒都沉降在筛面上以后，床层又恢复了紧密状态，这时大部分矿粒彼此之间已失去了相对运动的可能性，分层作用几乎全部停止，只有那些极细的矿粒，尚可以穿过床层的缝隙继续向下运动（这种细粒的运动成为钻隙运动），并继续分层。下降水流结束后，分层暂告终止，至此完成了一个跳汰周期的分层过程。物料在每个周期中都只能受到一定的分选作用，经过多次

20、重复后，分层逐渐完善。最后，密度低的矿粒集中在最上层，密度高的矿粒集中在最底层。选煤中常用的跳汰机类型有，筛侧空气室跳汰机、筛下空气式跳汰机、动筛跳汰机等。3.2 细颗粒重力选矿重介质选矿和跳汰选矿属于宽粒级矿物分选，宽粒级重选过程中，细粒分选效果较差。对于细粒矿粒的分选包括TBS、溜槽选矿、螺旋选矿、摇床选矿、煤泥重介质旋流器选矿等。第四章 浮游选矿浮游选矿又称浮选，是细粒和极细粒物料分选中应用最广泛效果最好的一种选矿方法。浮选是指在水的悬浮液中，以矿物表面的物理化学性质差异为依据来精选固体矿物的过程。其主要特点有：1）浮选回收率高；2）适应性广：对不同的矿种（金属矿、非金属矿）、不同品位或

21、复杂共生矿物都能较广泛的适应；3）有效处理细：能有效分选0.30.01mm的微细矿物，对于煤炭，可有效分选0.50.03mm的细粒煤泥。现代泡沫浮选主要包括以下作业：1）磨矿：即先将矿石磨细，使有用矿物与其他矿物或脉石矿物解离；2）调浆加药：调整矿浆浓度适合浮选要求，并加入所需的浮选药剂，以提高效率；3）浮选分离：矿浆在浮选机中充气浮选，完成矿物的分选；4）产品处理：浮选后的泡沫产品和尾矿产品进行脱水处理。第一节 矿物表面的亲水性和疏水性图一 矿物表面对水及空气的润湿示意图水在前两种矿物表面易于展开，固水界面很容易代替固气界面。水在固体表面能发生展布的这种现象叫润湿性 ；能被水润湿的表面叫亲水

22、性表面。水在后两种矿物表面上不易展开，即固水界面不易替代固气界面。所以水不易在矿物表面上展开，这种矿物叫疏水性矿物，不能被水润湿的表面就称疏水性表面。 煤的可浮性1）煤的主体是多苯芳香核，其化学性质不活泼，具有疏水性。所以，煤的主要表面是疏水的。2）煤含有一定数量的极性矿物质，煤的芳香核碳网侧链上易生成含氧官能团，使煤的部分表面具有亲水性。3）煤表面的部分极性表面可通过杂极性分子捕收剂吸附，以提高疏水性。4）煤表面氧化可浮性变差,煤在水中比空气中更易氧化。 小结：煤的表面主要是疏水的，但也有部分亲水，部分药剂可作用在煤的表面，帮助浮选进行。第二节 浮选药剂矿物能否浮选取决于其表面的润湿性。而自

23、然界的矿物绝大多数可浮性较差，这就需要添加药剂来改善矿物的表面性质，以达到能用浮选法分离的目的。2.1 浮选药剂的分类1）捕收剂凡是能提高矿物表面的疏水性，增强矿粒与气泡的附着强度的一类物质叫捕收剂。如：捕收非极性矿物用的烃类油煤油、轻柴油等； 捕收硫化矿物用黄药、黑药等； 捕收氧化矿物用的胺类、脂肪酸阳离子化合物等。 2）起泡剂凡是能促使空气在矿浆中分散，产生有足够数量的、大小合适的、有一定稳定性气泡的一类物质叫起泡剂。如各种醇类、松油等。3）调整剂能调整矿物的表面性质、调整矿物与其它物质的作用、调整矿浆性能的一类物质叫调整剂。如活化或抑制气泡与矿物的粘附，调整矿浆的pH值等，它又可以分为：

24、抑制剂、活化剂、PH调整剂、分散剂和絮凝剂。 注：由于煤的可浮性比较好，为降低浮选成本，除对精煤有特殊要求的个别情况外，一般, 煤泥浮选时不加抑制剂和调整剂，而只使用捕收剂和起泡剂。2.2 捕收剂捕收剂按其在水中的解离程度可分为两大类，如图二：图二 捕收剂分类2.3 起泡剂起泡剂按其在水中的解离情况可以分为：1）非离子型。如醇类、醚类，它们的极性基分别为： -OH、-O-； 2）离子型。如羧酸及其皂类，极性基为-COOH（Na）；烷基磺酸及其皂类，极性基为：-SO3H(Na)；酚类，极性基为：-OH；等等。工业上应用的起泡剂分为三大类：1）天然起泡剂。如松油、2#油、樟脑油、桉叶油等。 2）工

25、业副产品起泡剂。该类起泡剂主要用于选煤厂，它们有：杂醇：用量200-300g/t；仲辛醇：用量100g/t；混合醇：用量100-150g/t；还有杂醇油、脂油（代号：脂油190）等。3）人工合成起泡剂。醚醇类：甲基醚醇、乙基醚醇、丁基醚醇等。醚类：如4号油（主要成分为1，1，3-三乙氧基丁烷，又称丁醚油）；MIBC等。第三节 浮选机及辅助设备图一 泡沫浮选槽示意图3.1 对工业用浮选设备的要求1）充气作用：充气量大且易调节。造成大量的气-水界面，使气泡在浮选过程中充当载体。另外，由于不同的矿物或不同的浮选作业各有其合适的充气量，所以要求充气量可调。2）搅拌作用：因为搅拌产生负压而吸入大量空气,

26、并产生气泡。搅拌强度要足够使气泡粉碎、矿粒悬浮、药剂乳化分散,以保证浮选槽内矿浆浓度均匀;矿粒和气泡在浮选机中的分布均匀;促使药剂和矿粒、矿粒和气泡的接触几率提高3）循环作用：浮选槽内矿浆循环量要大，以增加矿粒与气泡的接触机会。 4）调节作用：通过矿浆量的大小、浮选机中液面的高低、泡沫层的厚度都应可调，以适应自动控制需要。5）连续工作：进料、刮泡、排料要连续进行。6）一般的机械要求：结构简单、维修方便、能耗低、寿命长、能长期安全运行。3.2 气泡的生成1）机械搅拌作用造成负压吸入空气,并将空气粉碎形成气泡。机械搅拌式浮选机通过此法形成。2）空气通过多孔介质的细小孔眼形成气泡。压入式浮选机（如有

27、些浮选柱）属于此法。此法要求空气压力适中：太小，不利空气透过，浮选机中气泡数量少；太大，易形成喷射气流而不成泡，并且还会造成浮选槽内液面不稳。3）气体从矿浆中析出形成微泡。不管是吸入还是压入的空气，随着浮选槽中压力的下降，溶解在矿浆中的气体会自动析出，并首先在疏水的矿物表面析出，形成气泡。 3.3 浮选机的分类按有无充气搅拌机浮选设备分为两大类，如图二：图二 浮选机分类1）XJM-4机械搅拌式浮选机图三 XJM-4型浮选机外形图XJM-4型浮选机单槽容积4m,它由46个箱体1，35个中矿箱4及1个尾矿箱7组成。每个箱体中有1个搅拌机构2和1个放矿机构3，两边有刮泡机构。XJM-4型浮选机工作时

28、,叶轮高速旋转使矿浆甩出,形成负压，来自套筒的空气和循环孔吸入的矿浆在叶轮上部空间混合；从叶轮底部中心吸入的新鲜矿浆与空心轴吸入的空气互相混合；然后在离心力作用下甩出。新鲜矿浆、循环矿浆、多股空气流及药剂交叉相遇并混合,对矿化极为有利。矿浆先甩到槽底,失去部分动能后上升,同时也降低了运动速度;在此过程中部分没矿化的颗粒经循环孔又吸入叶轮腔与套筒吸入的空气相遇混合并甩出。这就形成了W形矿浆流动形式,运动中气泡不断矿化,并稳定升浮到液面,形成泡沫层;最然后由刮泡机构刮出,进入到精矿槽。2）喷射旋流式浮选机喷射旋流式浮选机 属于空气析出式浮选机。它没有叶轮搅拌,而是由加压矿浆析气形成气泡。特点是气泡直径小,微泡数量多。图四 喷射旋流式浮选机示意图槽体、刮泡与放矿机构相似于XJM-4型,不同的是采用直流式给矿,槽体之间直接相连,无中矿箱和U形连接管.每两个浮选槽配备1台砂泵,从浮选槽中抽出部分矿浆,使其加压,再从喷嘴中以20m/s左右的高速喷出,使混合室造成负压,吸入空气.高速射流将空气切割