重力选矿

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什么是重力选矿

  重力选矿是指利用被选矿物颗粒间比重、粒度、形状的差异及他们在介质中的运动速率和方向的不同,使之彼此分离的选矿方法。它广泛的应用于处理煤、有色金属、稀有金属矿石等,也有用于对石棉、金刚石等非金属矿石加工。

重力选矿的发展

  重力选矿是最占老的选矿技术,最早的应用开始于中国、埃及与希腊,用于提取黄金,其历史可追溯到公元前500年。在公元前500年至公元1550年的两千余年中,这一技术没有什幺变化与发展。值得指出的是某些早期应用的设备,例如溜措与淘洗盘至夸仍在应用。

  可以说从19世纪中叶至20世纪6O年代是重选技术取得较快发展的时期。值得一提的重大事件有:(1)1848年在德国出现了第一台活塞跳汰机;(2)1893年美国威尔弗和(A.Wilfley)发明了摇床;(3)1921年首次用重介质分选祛选别块煤;(4)1943年美国采用汉弗莱斯(I.B.ttumphreys)螺旋选矿机从海滨砂矿中回收铬};(5)19世纪50年代出现了悬挂式及座落式的多层摇床;(6)19世纪60年代在中国出现了云锡式离心选矿机、在澳大利亚出现了赖克特圆锥选矿机、在英国出现了四十屠摇动翻床。这些设备的出现,不仅使重选由手工操作走向机械化作业、由工场的作坊逐步变成现代化的选矿厂,而且使能处理的物料由块体、粗粒扩展到细粒、矿泥。从设备的角度看,其特点是:(1)由间断作业向连续作业转变,(2)由单一的重力选别发展到利用离心力、剪切力等综合力场的选别;(3)设备向大型化、多层化发展。

  重选技术的发展与新能源的开发与利用有密切的关系,特别是烟煤作为矿物燃料被开发,大大促进了重选的发展。迄今为止90%的烟煤是用重选方法分选的。

  由于重选仅能分选有密度差异的矿物,且其分选效率与处理能力随着物料粒度的减小而急剧降低,在使用上受到了很大的局限。但是重选有生产成本低,在控制得当的情况下,对水、土壤与空气不形成污染的两大优点,重新引起人们的关注。除了在选煤时重选仍占压到的优势外,在选别钨,锡、赤铁矿、砂金、铂金、钽铌、钛铁、盆刚石、重晶石、萤石、铅,锌,铬钴、金红石、锆英石、辉锑矿、硅砂等矿物时,重选仍占有重要的地位。

重力选矿的工艺方法

  按介质的运动形式和作业的目的,重选有如下几种工艺方法:

  ⑴分级

  ⑵重介质选矿

  ⑶跳汰选矿

  ⑷摇床选矿

  ⑸溜槽选矿

  ⑹螺旋选矿

  ⑺离心力选矿

  ⑻风力选矿

  ⑼洗矿

  分级和洗矿是按粒度分离的作业,常用在入选前矿石的准备上。其他各项工艺才是实质性的选别作业,也是本篇下面将要闸述的内容。矿石重选难易性主要取决于矿物间的密度差,可按重选可选性准则判断。

重力选矿的基本原理

  重选的实质概括起来就是松散-分层-分离过程。置于分选设备内的散体矿石层(称作床层),在流体浮力、动力或其他机械力的推动下松散,目的是使不同密度(或粒度)颗粒发生分层转一移,就重选来说就是要达到按密度分层。故流体的松散作用必须服从粒群分层这一要求。这就是重选与其他两相流工程相区别之处。流体的松散方式不同,分层结果亦受影响。重选理论所研究韵问题,简单说来就是探讨松散与分层的关系。分层后的矿石屡在机械作用下分别排出。即实现了分选。故可认为松散是条件,分层是目的,而分离则是结果。前述各种重选工艺方法即是实现.这一过程的手段。它们的工作受这样一些基本原理支配;

  ⑴颗粒及颗粒群的沉降理论,

  ⑵颗粒群按密度分层的理论,

  ⑶颗粒群在斜面流中的分选理论。

  此外还有在回转流中的分选,尽管介质的运动方式不同.但滁了重力与离心力的差别外,基本的作用规律仍是相同的。

  有关粒群按密度分层理论,最早是从跳汰过程入手研究的。曾提出了不少的跳汰分层学说,后来又出现一些专门的在垂直流:中分层的理论。

  斜面流选矿最早是在厚水层中处理较粗粒矿石,分选的根据是颗粒沿槽运动的速度差。40年代以后斜面流选矿向流膜选矿方向发展,主要用来分选细粒和微细粒级矿石。流态有层流和紊流之分。一贯认为紊流脉动速度是松散床层基本作用力的观点,在层流条件下即难以作出解释。1954年R.A.拜格诺(Bagn0ld)提出的层间剪切斥力学说,补充了这一趣论上的空白。但同分层理论一样,斜面流选矿要依靠现有理论做出可靠的计算仍足困难的。

  尽管重选理论到今天仍未达到完善地步,但和许多工艺学科一样,它已可为生产提供基本的指导,并可作为数理统计和相似与模拟研究的基础。

重力选矿的应用

  重选适于处理有用矿物与脉石间具有较大密度差的矿石或其他原料。它是处理粗粒、中粒和细粒(大致界限是大于25毫米、25"2毫米、2~O.1毫米)矿石的有效方法。在处理微细矿泥(小于0.1毫米)时效率不高,现代的流膜选矿设备有效回收粒级可以到20-30微米,离心选矿机可以到10微米。

  重选在非金属矿加工工业中也得到了发展,主要用于处理石棉、金刚石、高岭土、磷灰石、硫铁矿等矿石。在选别铜、铅、锌、锑、汞等硫化矿的浮选厂。也常采用重选法进行矿石预选。在主选流程中重选常与其他选矿工艺组成联合流程,以提早在粗粒状态下选出精矿或尾矿。

  这样将有利于降低生产成本并减少金属损失。当处理某种矿石有多种方法可供选择时,重选法总是被优先考虑。

  重选要在一定的流体介质中进行,所用介质通常为水,亦有时用空气或重介质(重液或重悬浮液)。介质在分选设备内以一定的方式运动。矿物颗粒受介质的浮力和流体动力作用而松散.进而达到按密度(有时按粒度)差分层。影响分层过程的矿粒性质是它的密度、粒度以及较次要的形状诸因素。

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