選礦技術概論

選礦技術(jìshù)概論李琳

lilin1983123@163.comTel七十五頁方法(fāngfǎ)理論聯(lián)系實際多查文獻資料勤于并善于(shànyú)思考多動手做實驗不怕吃苦天道酬勤共七十五頁要求(yāoqiú)考勤（不定期點名）一次不到平時成績扣5分，累積三次(sāncì)……

有事一定要請假鼓勵大家多看專業(yè)資料（考試會有所體現(xiàn)）共七十五頁推薦(tuījiàn)書籍教材：《選礦學》（選煤）謝廣元中國礦業(yè)大學出版社《選礦概論》張強冶金工業(yè)出版社《礦物資源加工技術(jìshù)與設備》胡岳華、馮其明科學出版社《選礦學》丘繼存冶金工業(yè)出版社《物理選礦》（選煤）張家駿煤炭工業(yè)出版社《采煤選煤概論》（選煤）吳壽培、劉炯天煤炭工業(yè)出版社共七十五頁選礦(xuǎnkuàng)技術概論一、選礦的發(fā)展歷程二、選礦概述(ɡàishù)三、選前準備作業(yè)四、選別作業(yè)五、產(chǎn)品處理作業(yè)共七十五頁一、選礦(xuǎnkuàng)的發(fā)展歷程選礦過程本身已有很長的發(fā)展歷史(lìshǐ)。很早以前就有手工揀選，后來發(fā)展成為用簡單淘洗工具從砂石中回收金、銀、錫等大密度礦物，這見于選礦的原始階段。l9世紀中期以后國外相繼出現(xiàn)廠機械選礦設備，例如活塞跳汰機、搖床、靜電選礦機、磁選機等。使重力選礦和磁選、電選礦等物理選礦技術有較大發(fā)展，從而促使冶金工業(yè)大規(guī)模發(fā)展。共七十五頁一、選礦的發(fā)展(fāzhǎn)歷程本世紀20年代泡沫浮選的應用(yìngyòng)和各種浮選藥劑和設備的出現(xiàn)大大促進了選礦技術的發(fā)展，同時也促進難選、復合礦及紉粒嵌市礦產(chǎn)的開發(fā)與利用。生產(chǎn)的發(fā)展和需要促使人們對選礦理論的深入研究。從1867年P．R．雷廷格爾著《選礦學》開始，相繼有列賓捷爾的《浮選過程的物理化學》、A．M．高登(Gaudin)的《選礦原理》、利亞申科的《重選原理》，至1944年F．F．塔加爾特編著的《選礦手冊》，選礦工程發(fā)展成為獨立的學科.共七十五頁一、選礦的發(fā)展(fāzhǎn)歷程礦物加工(jiāgōng)學科是隨著人類對天然礦物資源開發(fā)利用而發(fā)展起來的，其形成和發(fā)展經(jīng)歷了四個主要階段。第一階段：從遠古至20世紀20年代前后，以機械化選礦設備的出現(xiàn)和應用為標志的“選礦”技術的起源。例如：破碎分級設備（顎式破碎機、球磨機、機械分級機）、重選、電磁選及浮選工藝與設備等。共七十五頁一、選礦(xuǎnkuàng)的發(fā)展歷程第二階段：從20世紀20年代至60年代前后,以重、磁、浮三大學科方向的形成為標志的選礦工程學科的形成。其主要標志是：流體力學、電磁學、界面化學等基礎理論的應用和三大學科方向的形成。（1）重選：以流體力學為學科基礎,根據(jù)不同礦物的密度差異在一定的介質中進行不同礦物的分選。（2）電磁選：以電磁學為學科基礎,根據(jù)不同礦物磁性的差異分選不同礦物。（3）浮選：以化學為學科基礎,根據(jù)不同礦物表面物理化學性質的差異,實現(xiàn)不同礦物的分選。這個時期的選礦主要是從天然礦石(金屬礦、非金屬礦、煤炭等)中,分離、富集其中(qízhōng)的有用礦物,為冶金、化工、建材提供原料。共七十五頁一、選礦的發(fā)展(fāzhǎn)歷程第三階段：從20世紀60年代至20世紀末，以非金屬礦深加工理論和技術的發(fā)展為標志的礦物加工學科的形成(xíngchéng)階段。60年代以來,隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展,一方面人類對礦物資源的需求不斷增加,另一方面,礦物資源中,富礦減少、貧細礦物資源增加,傳統(tǒng)的選礦技術與理論已不能完全適應解決這些問題。其主要標志是：非金屬礦物深加工技術的發(fā)展、以黃金氰化技術為代表的低品位礦石處理技術的大規(guī)模應用。無論是從處理的資源變化,還是科學技術水平發(fā)展來看,“選礦”學科已遠超出了傳統(tǒng)意義上的“選礦”,而用“礦物加工”才能更確切地反映其學科范疇與科技發(fā)展。共七十五頁一、選礦的發(fā)展(fāzhǎn)歷程第四階段，20世紀末至今，礦物加工與相關學科(xuékē)的融合和交叉階段—新興學科(xuékē)方向的形成與礦物加工學科(xuékē)的發(fā)展階段。進入21世紀以來，環(huán)境意識的空前增強和新材料產(chǎn)業(yè)的蓬勃興起，對于礦物資源利用模式的變革和礦物加工學科(xuékē)的發(fā)展產(chǎn)生了廣泛而深遠的影響。如何克服傳統(tǒng)的資源開發(fā)與環(huán)境保護的矛盾、如何提高不可再生性礦產(chǎn)資源的利用效率已成為礦物加工學科(xuékē)無法回避的現(xiàn)實課題。共七十五頁一、選礦(xuǎnkuàng)的發(fā)展歷程國際礦物加工工程大會--InternationalMineralProcessingCongress（IMPC)。國際選煤大會--InternationalCoalProcessingCongress（ICPC)學術組織：國外—美國采礦、石油與冶金協(xié)會；加拿大采礦與冶金工程師協(xié)會；英國礦冶協(xié)會；南非礦冶協(xié)會等。中國：金屬學會、煤炭(méitàn)學會、黃金學會、顆粒學會、建材學會，等研究機構：中國鋼鐵研究院、北京有色金屬研究總院、長沙礦冶研究院、中國科學院煤炭研究院、國家非金屬礦工程技術中心、北京礦冶研究總院、北京有色金屬研究、廣州有色金屬研究院、馬鞍山礦山研究院、中科院化工冶金研究所、國土資源部礦產(chǎn)綜合利用研究所（鄭州）、國家非金屬礦工程中心（蘇州）、中國煤炭科學院等。共七十五頁一、選礦(xuǎnkuàng)的發(fā)展歷程高等學校東北大學、河北(héběi)理工學院、北京科技大學、遼寧科技大學（鞍山鋼鐵學院）、內(nèi)蒙古科技大學（包頭鋼鐵學院）；中南大學、昆明理工大學；中國礦業(yè)大學、山東科技大學、太原理工大學、黑龍江科技大學、遼寧工程技術大學、安徽理工大學、河南理工大學（焦作工學院）、西安科技學院；廣西大學、貴州大學等。共七十五頁一、選礦(xuǎnkuàng)的發(fā)展歷程專業(yè)(zhuānyè)雜志金屬礦山、中國礦業(yè)、礦冶工程、非金屬礦、礦業(yè)研究與開發(fā)、礦山機械、化工礦物與加工中國礦業(yè)大學學報、煤炭學報、西安科技大學學報、煤炭科學技術、選煤技術、煤炭技術、中國煤炭、煤礦機械等。共七十五頁二、選礦(xuǎnkuàng)概述（一）選礦的定義(dìngyì)（二）選礦的目的和意義（三）選礦中的幾個概念（礦物、礦石、產(chǎn)品）（四）與選礦有關的礦物性質（五）主要選礦方法及基本作業(yè)流程（六）主要選礦指標共七十五頁（一）選礦(xuǎnkuàng)的定義選礦是利用礦物的物理或物理化學(wùlǐhuàxué)性質的差異，借助各種選礦設備，采用不同的選礦工藝，將礦石中的有用礦物和脈石礦物分離，并使有用礦物相對富集的過程。選礦學是研究礦物分選的學問，是一門礦物分離、富集、綜合利用礦產(chǎn)資源的綜合性的技術科學。共七十五頁（二）選礦(xuǎnkuàng)的目的和意義目的將有用礦物和脈石礦物分離將彼此共生的有用礦物盡可能的分離并富集成單獨的精礦排出對冶煉及其他加工過程有害的雜質，提高選礦產(chǎn)品質量綜合回收有價元素，充分(chōngfèn)、合理、經(jīng)濟的利用礦產(chǎn)資源共七十五頁（二）選礦(xuǎnkuàng)的目的和意義意義連接冶煉和采礦的關鍵中間環(huán)節(jié)為冶煉提供“精料”（提高品位，除雜）促進高效率采礦方法的應用（剔除(tīchú)高度機械化作業(yè)過程中摻入的圍巖等脈石礦物）二次資源綜合利用（選礦尾礦、冶煉爐渣等）環(huán)保（廢水、造紙等）共七十五頁（三）選礦中的幾個(jǐɡè)概念礦物礦物是在地殼中由于自然的物理化學作用或生物作用，所生成的自然元素(如金、石墨、硫磺)的單質和自然化合物(如磁鐵礦、黃銅礦、石英)，其成分(chéngfèn)比較均一。能為國民經(jīng)濟利用的礦物，即選礦選出的目的礦物，稱為有用礦物，否則稱為脈石礦物。礦石礦物在地殼中分布不均，但在地質作用下，可以形成相對富集的礦物集合體，其中在現(xiàn)代技術條件下，可以開采、加工、利用的叫做礦石，否則，稱為巖石。共七十五頁（三）選礦中的幾個(jǐɡè)概念選礦產(chǎn)品原礦——選礦廠內(nèi)未經(jīng)選別處理的礦石。精礦——原礦經(jīng)過選別之后，品位提高(tígāo)，適合于工業(yè)應用的產(chǎn)品。尾礦——原礦經(jīng)過選別后，品位降低，目前經(jīng)濟技術水平不適合再做處理的產(chǎn)品。中礦——原礦經(jīng)過選別后，品位有所提高，但還沒有達到工業(yè)要求，還需要進一步選別或處理的產(chǎn)品共七十五頁（四）與選礦有關(yǒuguān)的礦物性質硬度礦石抵抗其它物質(wùzhì)壓入或刻劃的能力，破碎磨礦的依據(jù)。密度單位體積礦物的質量，重選的依據(jù)。磁性被磁鐵吸引或排斥的性質，磁選的依據(jù)。潤濕性礦物能被水潤濕的性質。易被水潤濕的礦物稱為親水性礦物，反之稱為疏水性礦物，浮選的依據(jù)。共七十五頁（五）主要選礦方法(fāngfǎ)及基本作業(yè)流程主要(zhǔyào)選礦方法共七十五頁（五）主要(zhǔyào)選礦方法及基本作業(yè)流程基本(jīběn)作業(yè)流程準備作業(yè)（礦石的破碎、篩分、磨礦、分級，少數(shù)需洗礦、脫泥）選別作業(yè)（重選、浮選、磁選等）產(chǎn)品處理作業(yè)（精礦脫水、尾礦儲存等）不論選礦廠規(guī)模大小，工藝和設備如何復雜，一般都包括這三個最基本的過程共七十五頁（六）主要選礦(xuǎnkuàng)指標品位

品位是指產(chǎn)品中有用成分的質量相對于該產(chǎn)品質量之比，常用百分數(shù)表示(biǎoshì)。（灰分）例如，銅精礦品位為15%，即一百噸干精礦中含有十五噸金屬銅。品位是評定產(chǎn)品質量的指標之一。通常用α表示原礦品位，β表示精礦品位；θ表示尾礦品位。共七十五頁（六）主要(zhǔyào)選礦指標產(chǎn)率選礦產(chǎn)品的質量與原礦質量之比，叫該產(chǎn)品的產(chǎn)率，以γ表示。回收率精礦中有用成分的質量與原礦中該有用成分的質量之比的百分數(shù)，稱為(chēnɡwéi)回收率，常用ε表示。（它表示原礦中的金屬有百分之多少被選出了原礦）共七十五頁（六）主要(zhǔyào)選礦指標選礦比原礦質量與精礦質量的比值(bǐzhí)，用它可以確定獲得一噸精礦所需處理原礦石的噸數(shù)，一般用K表示。富集比精礦中有用成分含量的百分數(shù)β（精礦品位）和原礦中該有用成分含量的百分數(shù)α（原礦品位）之比值，常以E表示。它表示精礦中有用成分的含量比原礦中該有用成分含量增加的倍數(shù)，也表示選礦過程使有用成分富集的程度。共七十五頁三、選前準備(zhǔnbèi)作業(yè)（一）準備作業(yè)概述（二）破碎方法(fāngfǎ)（三）破碎（磨礦）設備（四）篩分、分級原理及設備共七十五頁（一）準備作業(yè)(zuòyè)概述定義指選別前礦石的粉碎作業(yè)。通常包括破碎、篩分和磨礦分級。有時還可包含洗礦、預選等作業(yè)（氧化礦的洗泥和赤鐵礦的焙燒）。目的將礦石通過破碎(或磨礦)等主要手段，使有用礦物與脈石礦物單體解離(jiělí)，達到入選粒度的要求。通常將最終粉碎產(chǎn)品粒度為15-20毫米以上的粉碎過程，稱為破碎；取得更細產(chǎn)品粒度的粉碎過程，稱為磨礦。共七十五頁（一）準備(zhǔnbèi)作業(yè)概述重要性破碎和磨礦過程在選礦廠占有重要(zhòngyào)地位。礦石經(jīng)粉碎后，有用礦物與脈石礦物的單體解離程度直接影響分選指標的好壞。選礦廠的破碎和磨礦設備基建費用幾乎占全廠總基建費的一半以上，其生產(chǎn)費用亦約占選廠總成本的30—50％。共七十五頁（二）破碎(pòsuì)方法鍥狀共七十五頁（三）破碎(pòsuì)（磨礦）設備顎式破碎機共七十五頁（三）破碎(pòsuì)（磨礦）設備原理活動圓錐繞軸作連續(xù)的偏心旋回運動。活動圓錐靠近固定圓錐時，礦石受到擠壓而破碎；離開(líkāi)時，破碎產(chǎn)品靠自重經(jīng)排礦口排出。圓錐破碎機共七十五頁（三）破碎(pòsuì)（磨礦）設備球磨機球磨機通過磨礦介質(jièzhì)（鋼球、鋼棒、礫石等）的研磨作用將礦石磨細。共七十五頁（四）篩分(shāifēn)、分級原理及設備篩分

碎散物料通過一層或數(shù)層篩面被分成不同粒級的過程稱為篩分。篩分一般與破碎作業(yè)(zuòyè)配合。篩孔尺寸共七十五頁（四）篩分、分級原理(yuánlǐ)及設備分級將粒度、形狀和相對密度不同的礦粒在介質（水或空氣）中，按沉降速度的差異，分成若干(ruògān)級別的作業(yè)。分級一般與磨礦作業(yè)配合。分級設備螺旋分級機和旋流器（組）

共七十五頁（四）篩分、分級原理(yuánlǐ)及設備螺旋(luóxuán)分級機共七十五頁（四）篩分(shāifēn)、分級原理及設備旋流器和旋流器組共七十五頁四、選別作業(yè)(zuòyè)（一）重選(zhònɡxuǎn)（二）磁選（三）浮選共七十五頁（一）重選(zhònɡxuǎn)定義重選就是根據(jù)礦粒間密度的差異，在運動的介質中所受重力、流體動力和其它機械力的不同，從而實現(xiàn)按密度分選礦(xuǎnkuàng)粒群的過程。分類根據(jù)介質運動形式和作業(yè)目的的不同，重選可分為：重介質選礦、跳汰選礦、搖床選礦和溜槽選礦。共七十五頁（一）重選(zhònɡxuǎn)無壓三產(chǎn)品(chǎnpǐn)重介旋流器有壓三產(chǎn)品重介旋流器共七十五頁（一）重選(zhònɡxuǎn)

在上升水流作用下，床層中的礦粒逐漸松散、懸浮，密度、粒度和形狀不同(bùtónɡ)礦粒發(fā)生相對運動。在下降水流期，不同性質的礦粒陸續(xù)沉降到篩面上，床層恢復緊密狀態(tài)。跳汰選礦共七十五頁（一）重選(zhònɡxuǎn)共七十五頁（一）重選(zhònɡxuǎn)搖床選礦利用機械搖動和斜面水流沖洗聯(lián)合作用使礦粒按密度(mìdù)分離的過程。共七十五頁（一）重選(zhònɡxuǎn)不同密度(mìdù)和粒度的礦粒會在床面上呈扇形分布，從給礦端至精礦端，依次是粗顆粒輕礦物、細顆粒輕礦物、粗顆粒重礦物、細顆粒重礦物?？v向上往復差動搖動共七十五頁（一）重選(zhònɡxuǎn)搖床共七十五頁（一）重選(zhònɡxuǎn)溜槽選礦利用礦粒在斜面(xiémiàn)運動水流中運動狀態(tài)的差異進行選礦的方法。礦漿給入螺旋槽上端后，物料既沿斜面運動，又沿槽面繞螺旋選礦機中心軸作回轉運動。高密度礦粒受到較小水流的沖力及較大的摩擦力，沿槽移動速度慢，所受離心力小，因此礦粒將主要在重力分力的推動下移向內(nèi)緣。低密度礦粒則主要在離心力的作用下推向外側。共七十五頁（一）重選(zhònɡxuǎn)共七十五頁（一）重選(zhònɡxuǎn)重選方法的特點重選是我國煤炭分選的最主要方法，約占原煤入選量的85%。選別金、鎢、錫的傳統(tǒng)方法，處理鐵、錳礦石也有應用。重選方法廣泛的應用于脫水、分級、濃縮等作業(yè)(zuòyè)，這些工藝環(huán)節(jié)是選煤廠和選礦廠必不可少的。重選具有設備簡單、成本低、污染少的優(yōu)點，廣泛用于處理密度差別較大的物料。共七十五頁（二）磁選定義在磁場中,礦物顆粒同時受到磁力(cílì)和機械力(包括重力、慣性力、流體阻力和離心力等)的作用，磁力(cílì)和競爭力的大小不同，就決定了顆粒的運動軌跡。共七十五頁（二）磁選磁選機分類

按磁場強弱可分為弱磁場磁選機（0.1-0.2T）、中磁場磁選機（0.2-0.5T）和強磁場磁選機（0.5T-2T）。按分選介質(jièzhì)性質可分為干式磁選機和濕式磁選機。共七十五頁（二）磁選磁滑輪(huálún)共七十五頁（二）磁選濕式弱磁場(cíchǎng)筒式磁選機濕式強磁場磁選機（立環(huán)）共七十五頁（二）磁選磁選方法的特點磁選是處理鐵礦石的主要選礦方法。應用于重介質選礦中磁性介質的回收(huíshōu)。其他礦石分選過程中鐵礦物的排出。重選具有分選效率高，選別過程簡單、生產(chǎn)成本低、處理能力大、污染少的優(yōu)點。共七十五頁（三）浮選(fúxuǎn)定義浮選是利用礦物表面物理化學(wùlǐhuàxué)性質的差異（疏水性的強弱），使礦物顆粒選擇性的向氣泡附著的選礦方法。共七十五頁（三）浮選(fúxuǎn)疏水性能被水潤濕，成為平面凸鏡的形狀,表現(xiàn)為親水；不易(bùyì)被水潤濕，水滴不擴展而仍成球形，表現(xiàn)為疏水。共七十五頁（三）浮選(fúxuǎn)疏水性強弱(qiánɡruò)礦物表面的親水性由左到右逐漸減弱，疏水性由左到右逐漸增強。共七十五頁（三）浮選(fúxuǎn)接觸角以三相潤濕周邊上的A點為頂點，以固水交界線為一邊，以氣水交界線為另一邊，經(jīng)過水相的夾角θ。接觸角是反映(fǎnyìng)礦物表面親水性與疏水性強弱的一個物理量。接觸角越大，礦物表面疏水性越強，可浮性越好。共七十五頁（三）浮選(fúxuǎn)礦物可浮性

θ>70度礦物天然(tiānrán)可浮性好

θ=60-70度礦物天然可浮性中等

θ<60度礦物天然可浮性差煤炭共七十五頁（三）浮選(fúxuǎn)浮選過程浮選前礦石要磨碎到符合浮選所要求的粒度，有用礦物基本達到單體解離。調整礦漿濃度，添加浮選藥劑。浮選時，向礦漿中導入空氣，形成大量氣泡，疏水性礦物的顆粒附著在氣泡上，隨同氣泡上浮到礦漿表面(biǎomiàn)，形成礦化泡沫層，親水性礦物顆粒不能附著在氣泡上，留在礦漿中。將礦化泡沫刮出，即達到分選目的。共七十五頁（三）浮選(fúxuǎn)浮選藥劑

在礦物浮選中，為了改變礦物表面的物理化學性質，提高或降低礦物的可浮性，擴大礦物之間的可浮性差異，進行有效的浮選，所使用的各種無機或有機化合物。捕收劑。使目的礦物疏水，增加可浮性。起泡劑。促使氣泡形成，增加分選界面。調整(tiáozhěng)劑。調整(tiáozhěng)捕收劑的作用和介質條件，包括活化劑、抑制劑、pH調整(tiáozhěng)劑共七十五頁（三）浮選(fúxuǎn)浮選(fúxuǎn)設備浮選機機械攪拌式

優(yōu)點：葉輪攪拌形成真空，自吸充氣，且中礦易于實現(xiàn)自流

缺點：充氣量小、能耗高、磨損大充氣機械攪拌式

優(yōu)點：外部空壓機充氣，充氣量大且可調節(jié)，能耗低，磨損小

缺點：無吸漿能力，需增設礦漿泵共七十五頁（三）浮選(fúxuǎn)浮選柱礦漿從上部給入，空氣經(jīng)底部氣泡發(fā)生器形成氣泡在礦漿中上升，氣泡與礦漿在逆向流動過程中實現(xiàn)礦化，在整個柱體內(nèi)實現(xiàn)浮選。

優(yōu)點：結構簡單、制造與維修簡便(jiǎnbiàn)、節(jié)省動力、占地面積小、流程簡單。

缺點：在高堿度礦漿中充氣器極易結鈣堵塞，浮選柱柱體較高，欲使礦漿自流，則配置復雜。共七十五頁（三）浮選(fúxuǎn)浮選方法的特點應用廣泛，原則上可以選別所有礦石，其中有色金屬礦石90%以上都用浮選法選別。分選效率高、富集比高。如輝鉬礦原礦為0.05%左右