矿物加工学-重选生产工艺

第六章重选生产工艺教学参考书:1.谢广元等.选矿学.中国矿业大学出版社,2001.82.陈迹.跳汰选煤的理论与实践.煤炭工业出版社,1988.113.张家骏等.物理选矿.煤炭工业出版,1992.104.张鸿起等.重力选矿.煤炭工业出版,1987.10重选生产过程

?矿石的重选流程是由一系列连续的作业组成。作业的性质可分成准备作业、选别作业和产品处理作业三个部分。

（1）重选的准备作业

①为使有用矿物单体解离而进行的破碎与磨矿；

?②对胶性的或含黏土多的矿石进行洗矿和脱泥；

?③采用筛分或水力分级方法对入选矿石按粒度分级。

?（2）重选的选别作业

选别流程有繁有简，简单的由单元作业组成，如重介质分选。

?处理砂矿的流程也比较简单，常不带有破碎和磨矿作业，而只由几项重选作业组成。

?处理不均匀嵌布的脉石则常需要采用阶段选别流程，内部结构也比较复杂。这是由于①处理不同粒度的矿石应采用不同的工艺设备；②应用同一类型选别设备若矿石粒度范围较宽还应分级入选；③多数重选设备的富集比或降尾能力不高，需经多次精选或扫选才能获得合格产品。

?流程的选别段数和内部结构与矿石的产出条件、矿物嵌布粒度、有用成分价值、含量等因素有关。

?处理贫的砂矿流程在粗选阶段应尽量简单，以抛弃尽可能多的尾矿为目的。

?处理廉价的，矿量大的铁、锰矿石的流程也不宜太复杂。

?对于那些含有价值高的有色和稀有金属的脉矿石，为了避免一次磨矿造成过粉碎损失，一般要采用阶段选别流程。

?选别段数的确定还要考虑到生产规模，以使收益和消耗相适应。

?各选别段的流程结构（精选和扫选次数、中矿走向）与入选矿石的金属含量及对产品的质量要求（产品结构）等因素有关。

?重选设备经常要产出多种质量不同的产品（混合精矿、次精矿、富中矿、贫中矿等），需要进入下一选别段或返回处理。产品的合并地点以质量相近为原则。生产中常是将那些处理能力大而分选精确性不高的设备安装在粗、扫选作业中，而将处理量小，富集比高的设备安置在精选作业中。

?（3）重选的产品处理作业

主要指精矿脱水、尾矿输送和堆存。

?重选精矿基本不含矿泥，脱水作业容易进行。粗、中粒精矿只要在矿槽或坡地上用渗滤的方法即可将表面水脱除，只有细的和微细粒级才需要进行过滤，如果产品要装袋输出，还应予以干燥处理。

?教学重点第一节炼焦煤选煤典型重选工艺第二节动力煤选煤典型重选工艺第三节金属矿物典型重选工艺第四节非金属矿物典型重选工艺物料在重选设备中分选结果好坏，除与物料性质、设备结构性能、操作制度外，在很大程度上，还取决于选厂工艺流程。最佳的工艺流程，一方面要能满足选矿技术上的要求，另一方面要能获得最大的经济效益。制定选矿工艺流程在技术上的主要依据是：原料的工艺性质；用户对产品的质量要求；设备自身的性能。第一节炼焦煤选煤典型重选工艺炼焦煤的主要加工方法，目前仍以跳汰选、重介选为主，由于煤的可选性难度增加，用户对精煤灰分的要求较严，为了提高选煤效率、精煤产率和企业的经济效益，在新建和改扩建工程中，均重视采用重介质选煤法；但近几年来跳汰机在大型化和结构上也有改进，因此，跳汰选仍占有重要地位。在选煤厂建设中，一般均采用跳汰选和重介选的联合流程及其它方法，但煤泥大多采用浮选法处理。实例如图2—7—1～图2—7—5。图2—7—1跳汰主再选—煤泥浮选工艺流程1.跳汰主再选工艺大屯选煤厂是我国自行设计的全部由国产设备装备起来的大型现代化炼焦煤选煤厂。设计年处理能力为180万吨。经改扩建现已达到实际处理能力270万吨/年。原煤牌号为气煤和1/3焦煤。产品主要是六级（Ad=7.51~8.0%）和九级（Ad=9.01~9.5%）冶炼精煤。选煤工艺为50~0mm用跳汰主再选，-0.5mm煤泥直接浮选。工艺流程如图2—7—1。使用该工艺的还有芦岭选煤厂、东庞选煤厂、格里坪选煤厂等。该工艺适用条件：原煤可选性属易选、中等或偏难选的炼焦煤，对产品灰分要求不严，不要求出低灰精煤时常用这些流程。本流程生产操作容易，当原煤属易选时，可获得较高精煤产率。2.块煤重介、末煤跳汰联合工艺通化矿务局铁厂选煤厂是一座年处理能力为150万吨的炼焦煤选煤厂。入选原煤为主焦煤，±0.1含量为27.5%，属中等可选煤。选煤工艺为：100~13mm块煤主、再选斜轮精选，13~0.5mm末煤跳汰选，-0.5mm煤泥浮选，其工艺流程图见图2—7—2。使用该工艺还有湾沟、双鸭山等选煤厂。该工艺适用条件：块煤含量多且难选、末煤较易选的原煤宜采用此流程。采用本流程时，应在重视各粒级可选性差异的前提下，既要考虑适当减少重介入选量，又要考虑提高分级和脱介筛的效率，综合权衡利弊确定分级粒度。图2—7—2块煤重介—末煤跳汰—煤泥浮选工艺流程3.快、末煤全重介、煤泥浮选工艺平顶山矿务局田庄选煤厂是我国自行设计和全部采用国产设备的块末煤重介质选和煤泥浮选的大型炼焦煤选煤厂。田庄选煤厂原设计年处理能力为350万吨/年。近几年实际处理能力为230万吨/年，原煤牌号为气煤和肥煤，选煤工艺为300~13mm块煤用-0.5mm煤泥浮选。工艺流程见图2—7—3，采用斜轮分选机选，13~0.5mm末煤用重介质旋流器选，该工艺的还有彩屯选煤厂等。该流程适用条件：原煤可选性属难选和极难选的优质、稀缺煤种采用此种流程，分级粒度应根据各粒级的分选密度的相近性来划分，尽量取偏小值（13mm或6mm）为宜，以减少重介旋流器负荷，简化介质回收系统，降低选煤费用。图2—7—3块、末煤全重介—煤泥浮选工艺流程4.跳汰粗选、粗精煤用重介质旋流器精选煤泥浮选工艺兴隆庄选煤厂是美国与我国联合设计的年处理为300万吨的大型炼焦煤选煤厂。原煤牌号为气煤。产品为1#精煤灰分Ad<7.0%，2#精煤灰分为9.0~10.%。采用的工艺为-50mm原煤用巴达克跳汰机粗选、跳汰精煤按37mm分级，50~37mm块精煤破碎到37~0mm作为2#精煤，37~0.5mm末精煤用重介质旋流器再选，轻产物为1#精煤，重产物为中煤。工艺流程见图2—7—4，采用该工艺的选煤厂还有西曲选煤厂、临涣选煤厂等。该工艺适用条件：用于分选难选和极难选原煤，且对产品有特殊的要求。如：气煤出高灰分块精煤和低灰分配焦精煤两种产品；或者对稀缺煤种炼焦煤，将跳汰块粗精煤破碎后与末粗精煤合并作为重介质旋流器原料，出合格精煤。这种流程可以利用较简单的跳汰选特点，减少重介质旋流器负荷，以达到提高产品产率和降低选煤费用的目的。图2—7—4跳汰粗选—粗精煤重介质旋流器精选—煤泥浮选工艺流程5.块煤重介、末煤跳汰、跳汰中煤重介质旋流器再选煤泥浮选工艺范各庄矿选煤厂是由德国（前联邦德国）与我国联合设计的年处理能力为400万吨的大型炼焦煤选煤厂。原煤牌号为肥煤。选煤工艺为：120~13mm块煤用主再选立轮重介分选机选；13~0.5mm末煤用巴达克跳汰机选；跳汰中煤用重介质旋流器再选；-0.5mm煤泥浮选。工艺流程如图2—7—5，采用该工艺的还有吕家坨、大武口等选煤厂。该工艺适用条件：块煤含量多且难选、末煤难选、中煤含量大，为了充分回收炼焦煤资源，提高精煤产率和经济效益，采用此流程。第二节动力煤选煤典型重选工艺我国动力煤的分选，主要是选高灰分长焰煤、气煤、粘结煤、无烟煤、贫煤及少量褐煤。入选级主要是含矸量较大的块煤和高灰分末煤。1.块煤重介质排矸、末煤不入选工艺北京矿务局五平村选煤厂的年设计处理能力为135万吨。供煤矿井为五平村竖井（50万吨/年）和安家滩平峒（50万吨/年）。原煤牌号为无烟煤。采用的工艺为：原煤经13mm分级后，300~13mm经斜轮重介分选机分选，13mm以下末煤不入选。其工艺流程见图2—7—6。采用此工艺有凤凰山矿、五龙矿、阳泉一矿及二矿选煤厂等。该工艺适用条件：原煤中块煤含量大且含矸率高，可选性属较难选，而末煤灰分不高，水分较低，易于分级时，可采用此流程。分级粒度一般为25mm或13mm。当原煤水分较高，分级粒度在25mm以下时，分级效率可能偏低，且块煤表面粘附有煤粉，因此对分级后的入选块原煤须预先脱泥。图2—7—6块煤重介质排矸—末煤不入选工艺流程2.块煤重介质排矸、末煤跳汰选工艺阜新矿务局海州露天矿选煤厂的年设计处理能力为200万吨，入选原煤为长焰煤，用斜轮分选机选300~50mm大块煤，50~0mm原煤用跳汰机选。其工艺流程见图2—7—7。采用该工艺的抚顺西露天矿、新邱、平庄、岭北矿选煤厂等。该工艺适用条件：大型矿或露天矿生产的动力原煤（如长焰煤等），各粒级灰分均较高，特大块矸石含量较多，必须经过洗选才能满足用户要求时，可以采用此流程。其分级粒度视各粒级分选密度的相近性和原煤水分大小而定，一般取20~35mm。图2—7—7块煤重介质排矸—末煤跳汰工艺流程第三节金属矿物典型重选工艺在金属矿选矿生产中，重选的应用大概有如下几方面：（1）进行矿石的预选。在粗、中粒以至细粒条件下提早选出部分最终尾矿，以减少细磨深选的矿量，降低生产费用；（2）处理含高密度矿物的矿石。重选一直是选别黑钨矿、锡石传统的方法，并且也是分选含稀有金属（铌、钽、钛、锆）和贵金属（金、铂）矿石的基本方法，在处理弱磁性的铁、锰矿石中也较多应用；（3）与其它选矿方法如浮选、磁选组成联合流程，进行粗、细粒级分选综合回收有用成分；（4）作为其它选矿工艺的补充作业，回收伴生的重矿物或对主要成分进行补充回收。一、处理粗、细不均匀嵌布黑钨矿石的重选生产我国的钨矿生产世界驰名，钨的总储量占世界一半以上，具有工业价值的是黑钨矿（钨锰铁矿）和白钨矿（钨酸钙矿）。白钨矿以浮选或浮—重联合方法处理为主，黑钨矿则主要用重选法回收。在我国的钨精矿产量中，后者占较大比例。黑钨矿矿物密度为7200~7500kg/m3，矿物呈板状、粒状晶体产于石英脉中，结晶粒度最大达25~10mm，小者0.5~0.1mm，嵌布很不均匀。矿物性脆易碎，不少的黑钨矿物与伴生金属矿物组成集合体，嵌布在非金属矿物基质中，在采出的矿石内，中、细粒级含矿较多。我国的钨矿选厂分布在江西、湖南、广东等省，经过多年的生产摸索，流程已基本定型。全流程主要由预选段（粗选段）、重选段和细泥分选段组成。在大型选厂还有精选段，在那里对重选混合精矿进行最终分离。图2—7—8示出了我国钨矿选厂通用的二段选别流程。由预选段送来的合格矿石选用双层振动筛筛分成3个粒级。粗、中粒级送跳汰选别，细粒级经水力分级后给摇床处理。第1段跳汰尾矿送棒磨机磨碎后给第2段跳汰机。该机产出的尾矿从细粒摇床中矿返回至第1段给矿，故该流程又称“二段大闭路”流程。它既可在粗粒条件下回收部分块钨，又可避免流程过分复杂化。大型选矿厂则可在上述流程基础上予以扩大，例如将第1段最粗粒级的跳汰尾矿单独破碎、跳汰选别，构成第2选别段。选后的尾矿再与中粒级跳汰尾矿合并磨矿，这样便构成了三段选别流程。对于细粒级的摇床中矿亦可单独再磨再选，不再返回最初给矿，鸸实行贫富分选。流程作这样的扩展将更有利于降低尾矿品位，提高综合选矿指标，但基本未脱离“破碎—跳汰”、“磨矿—摇床”这一阶选别模式，适合于早收、多收、减少过粉碎的原则要求。图2—7—8黑钨矿重选的二段通过流程二、处理锡矿石的重选生产我国的锡矿资源极为丰富，锡精矿的产量也居于前列。锡矿可分为砂锡矿和脉锡矿两类，我国现有的锡矿储量中脉锡矿约占65%，从矿物组成上看脉锡矿还可以分为锡石—氧化矿、锡—钨—石英脉矿和锡石流化矿三种类型。其中以第三种最为重要，锡石与硫化矿物共生，分离困难。锡石的密度为6800~7200kg/m3，故常用重选法与脉石分离。我国广西大厂矿务局长坡选厂处理的矿石产自高—中温热液充填交代多金属硫化矿床。金属矿物主要有锡石、黄铁矿、铁闪锌矿、脆硫锑铅矿以及毒砂等；脉石矿物以石英、方解石为主；围岩为灰岩、硅化灰岩。该厂采用的工艺为重介质旋流器预选，重产品以重—浮—重联合流程处理除回收主元素锡外，还综合回收铅、锌及硫等元素，流程见图2—7—9。原矿破碎到20mm后，筛出20~4mm粒级，送至重介质旋流器预选。分选介质密度为2300~2600kg/m3，丢废率为25~40%，锡、铅、锌的金属回收率（包括-4mm原矿）均在93%以上。重产品经第1段磨矿后与-4mm筛下产品合并，然后送跳汰、摇床选别，丢弃部分最终尾矿并获得混合粗精矿和贫中矿。混合粗精矿经第2段磨矿后，进行硫化矿的混合浮选，浮选尾矿送摇床回收锡石。贫中矿送贫系统进行混合浮选与重选。混合浮选的精矿合并后经第3段磨矿再作分离浮选。第四节非金属矿物典型重选工艺我国是世界上少数几个非金属矿产种类较齐全、储量较丰富的国家之一。目前，全国探明保有储量的非金属矿产近80种，其中硫铁矿、石膏、石墨、滑石、膨润土、石棉、萤石、重晶石、硅石、石灰石、大理石和花岗岩的储量均居世界前列；高岭土、沸石、珍珠岩、菱镁矿的储量在世界上也占重要地位，凸凹棒石、海泡石、硅灰石、霞石正长岩等矿产的潜在储量十分可观。由此可见，我国非金属矿产工业有着良好的发展前景。由于非金属矿产种类繁多，在不同的工业领域内有不同的应用，而不同工业部门对产品质量的要求又有所不同。因此往往使非金属矿产的加工流程具有特殊性、多样性和灵活性。以下介绍两种典型非金属矿物的重选工艺。一、处理萤石重选生产萤石又名氟石，成分为氟化钙（CaF2），是工业上氟的主要来源。萤石属等轴晶系，晶体多呈立方体和八面体，集合体多为粒状和致密状，其颜色多种多样，但以浅绿、紫色和紫黑色最为常见，无色透明萤石对紫外线和红外线有很高的滤光性，莫氏硬度为4，密度3100~3200kg/m3，熔点1270~13500C，熔后为玻璃状物质，其与盐酸和硝酸作用微弱，但在热浓硫酸中完全分解而放出氟化氢。萤石在冶金工业中作碱性平炉、碱性转炉和电炉炼钢的助熔剂，它能够提高炉渣的流动性，促使S，P进入炉渣内。化工上用萤石制造氟氢酸及氟化物。乳化含氟化学药品可作血液的代用品，能进行氧的输送，和模拟血清一块使用时，可具备血液的许多功能。在陶瓷工业中萤石用于制造乳光玻璃、不透明及着色玻璃、珐琅和搪瓷涂料。无色透明的优质萤石在光学仪器中可作消除色象差、玻面差的透镜和三棱镜，色泽艳丽者可作美术工艺品。无机氟化物可作杀虫剂、防护剂、防腐剂、抗氧化剂和催化剂等。某矿属多金属硫化矿—萤石矿床，主要矿物有黄铁矿、方铅矿、重晶石、萤石、方解石等矿物。根据矿石组成和性质采用跳汰、摇床、浮选联合流程。其工艺流程见图2—7—10，最终产品为萤石、方铅矿和黄铁矿3种。某铅—萤石选矿厂采用典型的重选—浮选联合流程。矿石先进行手选，得酸级萤石精矿。手选尾矿经过破碎、筛分，进行重介质选矿、跳汰以及浮选，最终得冶金级及陶瓷级萤石精矿、酸级萤石精矿和硫化矿精矿。其