2022-07-20 23:10:49

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科学名词
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即。利用被分选矿物颗粒间相对密度、粒度、形状的差异及其在介质(水、空气或其他相对密度较大的液体)中运动速率和方向的不同,使之彼此分离的选矿方法。

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基本信息

  • 中文名称

    重选

  • 又称

    重力选矿

  • 类型

    选矿方法

  • 原料

    相对密度、粒度

折叠 编辑本段 简介

gravity concentration,gravity separation

它广泛应用于处理煤、有色金属、稀有金属、贵金属矿石,也用于对石棉、金刚石等非金属矿石的加工。

为了增强细粒物料的分选效果,在重选中还采用离心力场的螺旋溜槽离心机旋流器重选设备

折叠 编辑本段 优点

在一定的介质或介质流中(主要是水),按矿物原料颗粒的比重差异进行选别的过程。主要用于选别有用矿物与脉石有较大比重差的矿物原料,如钨、锡矿及金矿等。对于煤,重选是最主重选重选要的选煤方法。优点是:①生产成本低廉。②可处理的物料粒度范围宽,粗的可达几百毫米,细的可至0.02mm。③对环境污染少,产品易于脱水。但对小于0.1mm的矿石和0.5mm的煤,选矿效率和设备处理能力都较低。

折叠 编辑本段 分类

按所用介质不同,重选分:①风力选,以空气为介质;②水力选,以水为介质;③重介质选,以重液或重悬浮液为介质。风力选主要用于选别石棉、白垩、膨润土、某些稀有金属矿石和在缺水地区选煤。

用重选法分选矿物的难易度可表达为(图1),e为分选难易度,δ2、δ1及ρ分别为密度高、密度低的矿物和介质的比重。e值大致按下表判别。ρ<δ2时,增大介质的比重ρ,可降低重选的难度。

重力选矿通常有跳汰选矿溜槽选矿、摇床选矿(淘汰盘)和重介质选矿等;按使用的介质,又分湿式重选与风力重选(干式)。

用重选法处理矿物原料时,一般先将物料用筛分或水力分级的方法,按粒度分成若干级别,然后用适于处理各该粒度级别物料的重选设备选别,构成分级入选的工艺流程。选煤时往往不分级而将原煤直接入选。

折叠 编辑本段 发展简史

古代,就用重选法从砂里淘金。明《天工开物》中记载有分选铁矿砂和锡矿砂的淘洗盘。1848年在德国出现了第一台机械传动活塞跳汰机,1893年美国威尔弗利 (A.Wilfley)发明摇床。1921年应用重介质分选机选别块煤。1943年美国用汉弗莱斯 (I.B.Humph-reys) 研制的螺旋选矿机从海滨砂矿中回收铬矿。60年代研制成赖克特圆锥选矿机,中国的离心选矿机和40层摇动翻床等矿泥选别设备。重选发展的特点是:①能处理的物料由块体、粗粒向细粒、矿泥扩展。重选已能选别20μm的矿石;②除重力外还引入了其他作重选重选用力,以强化重选过程;如离心选矿机与摇动翻床中分别加上离心力与剪切力,使矿泥的选别效率得以提高;③设备的大型化、多层化。理论研究随着生产的发展而开展。18世纪牛顿和1851年斯托克斯 (G.G.Stokes) 提出的运动阻力公式是重力选矿的基础;1867年奥地利雷廷格尔(P.R.von Rittinger)提出等降现象,导致窄级别入选。20世纪早期美国里恰兹(R.H.Richards)及苏联利亚先科(П.Β.Лященко)对于干涉沉降进行了系统的研究。20世纪50年代德国麦尔 (F.W.Mayer)提出跳汰分层的势能假说。这些都标志着重选日益从工艺实践发展成工程学科。20世纪 50年代英国巴格诺尔德(R.A.Bagnold)关于矿浆受剪切时在与剪切相垂直的方向将产生分散压的理论,促进了矿泥选别设备的发展。

折叠 编辑本段 重选工艺

可分为重介质选、跳汰选、摇床选、溜槽选、离心选等过程。他们的适宜给矿粒度见表:

折叠 跳汰选

利用垂直交变水流使物料松散,达到按比重分层与选别的过程。跳汰机的基本组成部分是跳汰室,室内置有筛网。水与矿粒的混合物从一端给入跳汰室的筛网上,矿粒在垂直交变水流的作用下运动,交替发生松散和紧密,最后按自身比重差分层。比重小的产品在上层随矿浆流由上部排出;比重大的产品在下层由下部排出。跳汰机种类繁多,选矿用跳汰机多借隔膜的往复运动引起水流的交变运动,形成有利于分层的锯齿形运动曲线。无活塞跳汰机用压缩空气使水作上下运动。主要有鲍姆型及新型的筛下空气室型,多重选重选用于选煤,少数情况也用于选矿。水流的脉动波形是影响跳汰过程的重要因素。由于物料的粒度对按比重分层有一定影响,故有时将矿石筛分成窄级别分别入选。跳汰机的主要操作参数为水流的冲次、冲程、筛下补给水量、给料量和给料浓度以及床石的比重、粒度和厚度等。跳汰机单位面积处理能力大、设备结构简单、操作和维修容易。随着选矿规模的扩大,跳汰机趋向大型化。选矿用圆形跳汰机(图1)的跳汰室直径达7.5m,面积达42平方米。选煤用无活塞跳汰机的跳汰室面积已达35平方米。

折叠 摇床选

摇床由带有床条或沟槽的横向倾斜床面和传动机构组成。传动机构使床面沿纵向作不对称往复运动。床面上的矿粒在机械振动、矿浆横向流和床条间涡流的联合作用下松散、析离、分层、分带。上层矿粒比重小、粒度大,下层矿粒比重大、粒度小,上层矿浆流速快,故矿粒横向移动也较快;下层矿浆流速小,其中的矿粒因与床面摩擦受机械搬运力大,纵向移动速度大;不同粒度和比重的矿粒便由于在床面上运动轨迹不同而分离。摇床主要结构参数为重选重选传动机构的运动特性、床面和床条形状、尺寸与布置方式。主要操作参数是床面的冲次、冲程、横向倾角、冲洗水量、给矿量和给矿浓度等。通常,对细粒给矿用小冲程、高冲次和低床条;反之采用大冲程、低冲次和高床条。摇床的选别效率高,尤其是富集比高,可得多种产品;但是设备单位面积处理量小。为节省占地面积,50年代以来出现了各式多层摇床,其中悬挂式多层摇床(图2)优于座落式。

折叠 溜槽选

借助在倾斜槽中流动的水流进行物料选别的过程。矿粒在重力、摩擦力、水流动压力、剪切力及挡条阻力(槽面上有挡条时)等联合作用下,松散、分层,达到按比重分选。根据处理物料的粒度分为:①粗粒溜槽 (给矿粒度通常为2~3mm,最大可达100mm以上),有固定式及带式,用于选别砂金、砂锡及钨矿等;②矿砂溜槽(给矿粒度2~0.074mm)。溜槽类型较多,常用的有下列几种。

① 带式溜槽 主要部分为一无极的平胶带,带面与水平作13°~17°倾斜,由传动轮带动低速运转。矿浆给至离传动轮一定距离处。比重大的矿粒沉至带面随胶带向上运动;在传动轮附近用冲洗水将混杂的脉石颗粒洗出,由顶端排出;比重小的矿粒随矿浆流向下流动,由尾端排出。

② 尖缩溜槽(又称扇形溜槽)与圆锥选矿机 尖缩溜槽槽长约 1m,给矿端宽125~1400mm,向排矿端逐渐尖缩至25~9mm左右,槽面作16°~20°倾斜放置。含固体重量50~65%的矿浆由上端给入,向下流动时,随槽面变窄矿浆层逐渐增厚,矿粒在流动中按比重分层,由分离隔板分离开。圆锥选矿机由尖缩溜槽演变而成。矿浆由中心给入正置的给矿锥,沿锥面向底部周缘流动,抵周缘后垂直下落至倒置的选别锥(一层或两层)。随矿浆由周缘向中心流动,选别锥表面逐渐缩小,矿浆层逐渐变厚,矿粒在流动过程中按比重分层,由中心处的分割器将轻、重产品分离开。圆锥选矿机直径通常为2m,最近出现直径3m的新设备,一般为多层重叠配置。一次可完成粗、精、扫多段选别。圆锥选矿机主要特点是处理能力大,每台设备达60~100t/h(直径2m)及200~300t/h(直径3m);投资和生产费用均较低,推广迅速;但要求给矿浓度高。一般为55~70%(固体重量),且波动范围不大于 ±2%。适于选别粒度均匀、含泥少的物料,尤其是海滨砂矿(图3)。

③ 摇动翻床 又名巴特莱斯-莫兹里翻床,是选别细泥的有效设备。由40层玻璃钢平板组成床面,悬吊式。传动机构由直流电机和一不平衡重块组成,使床面作平面圆运动。床面与水平作1°~3°倾斜,床面上矿浆受连续剪切作用,沿缓倾斜床面徐徐向下流动,借重力及剪切力引起的层间斥力,使矿粒按比重分选,比重大的矿粒沉落在床面上,工作一段时间后,停止给矿,床面向另一方向倾斜,比重重选重选大的矿粒被水冲出。

此外,还有横流带式溜槽、五层自动翻床和逆流洗煤槽等。

④ 螺旋选矿机与螺旋溜槽 是由螺旋形斜槽组成(图4)。

矿浆由顶端给入。自上而下绕中心轴旋转流动。矿粒在重力、液流动力、离心力、摩擦力和沿内圈给入的冲洗水的联合作用下各自沿不同的轨迹运动,比重大的矿物颗粒绕里圈回转;比重小的矿物颗粒则进入外圈。在不同位置分别接出, 即可得不同产品。螺旋选矿机横载面形式多为椭圆的1/4周,适于选别2~0.07mm的矿粒;螺旋溜槽的断面为立方抛物线形, 适于选别 0.3~0.02mm的矿粒。螺旋选矿机和螺旋溜槽基建投资少,能耗低,设备简单可靠,操作容易,富集比高,可以得到多种产品。但必须均匀给矿。为减少占地面积,60年代又出现将多个螺旋槽重叠在一起的多头螺旋选矿机与螺旋溜槽。

折叠 离心选

利用离心力强化、按比重选别的过程,1964年中国云南锡业公司创制了离心选矿机,可选别74~10μm的矿粒,单位面积处理能力达0.8t/(平方米·h),已广泛用于中国锡矿、钨矿和赤铁矿选别。多用作粗选。

工艺实例

某矿床为原生含金硫化矿床经表生作用所形成的次生富集金矿床。矿石的自然类型分为花岗岩型、隐爆碎屑岩型、构造岩型和英安玢岩型。工业类型属次生氧化金矿石,为低品位矿石。

矿石中主要的矿物组合为石英-褐铁矿(针铁矿)-自然金组合,矿物成分简单。脉石矿物以石英为主,其次为地开石及其它黏土矿物,偶见明矾石、绢云母等。金属矿物主要为褐铁矿、针铁矿、微量黄钾铁矾、少量氧化残余的硫化物(黄铁矿、蓝铜矿、铜蓝等)。矿石中大多数的金呈可见的自然金出现,部分呈次显微状。金主要赋存在褐铁矿中,以裂隙金为主(70%以上),其次为晶隙金、包裹金。自然金的形状以粒状为主,部分呈片状、树枝状和不规则状。自然金粒度以中粗粒为主,基本都在2mm以下,极个别巨粒金达到了7mm。

该金矿采用堆浸-溜槽重选-氰化炭浸工艺回收金,采用的工艺流程符合该金矿矿石的性质,体现了能收早收的原则,取得了很好的技术经济指标。工艺存在的不足是,重选使用固定溜槽粗选-人工淘洗精选的方法,不仅劳动强度大,而且重选回收率只有6% ~8%,这就导致一部分粗中粒金进入堆浸或炭浸作业。尽管堆浸(炭浸)初期采用高氰化物浓度浸出、延长浸出时间等措施,但有时还是出现尾矿品位很高的情况,甚至与原矿品位相差无几,说明浸出时间满足不了这部分粗中粒金浸出的需要。另一方面高浓度氰化浸出必然导致氰化物用量增加,增加生产成本。针对金矿选矿工艺,烟台鑫海矿山设计院创新的全泥氰化炭浆工艺流程能得到较高的金回收率和品位,而且流程环保,受到好评。

为更加有效地回收金矿石中的粗中粒金,进行了尼尔森选矿机重选试验。试验样分别取自溜槽重选尾矿和旋流器沉砂。根据尼尔森选矿机入选粒度要求,溜槽重选尾矿筛去+4mm粒度部分,-4mm粒级给入尼尔森机重选;旋流器沉砂直接入选。尼尔森选矿机不仅对粗粒和中粒金具有很好的回收能力,而且对细粒金(0.01~0.04mm)也能有效回收,后续的氰化时间可以大大缩短。

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