选矿技术概论

选矿技术(jìshù)概论李琳

lilin1983123@163.comTel七十五页方法(fāngfǎ)理论联系实际多查文献资料勤于并善于(shànyú)思考多动手做实验不怕吃苦天道酬勤共七十五页要求(yāoqiú)考勤（不定期点名）一次不到平时成绩扣5分，累积三次(sāncì)……

有事一定要请假鼓励大家多看专业资料（考试会有所体现）共七十五页推荐(tuījiàn)书籍教材：《选矿学》（选煤）谢广元中国矿业大学出版社《选矿概论》张强冶金工业出版社《矿物资源加工技术(jìshù)与设备》胡岳华、冯其明科学出版社《选矿学》丘继存冶金工业出版社《物理选矿》（选煤）张家骏煤炭工业出版社《采煤选煤概论》（选煤）吴寿培、刘炯天煤炭工业出版社共七十五页选矿(xuǎnkuàng)技术概论一、选矿的发展历程二、选矿概述(ɡàishù)三、选前准备作业四、选别作业五、产品处理作业共七十五页一、选矿(xuǎnkuàng)的发展历程选矿过程本身已有很长的发展历史(lìshǐ)。很早以前就有手工拣选，后来发展成为用简单淘洗工具从砂石中回收金、银、锡等大密度矿物，这见于选矿的原始阶段。l9世纪中期以后国外相继出现厂机械选矿设备，例如活塞跳汰机、摇床、静电选矿机、磁选机等。使重力选矿和磁选、电选矿等物理选矿技术有较大发展，从而促使冶金工业大规模发展。共七十五页一、选矿的发展(fāzhǎn)历程本世纪20年代泡沫浮选的应用(yìngyòng)和各种浮选药剂和设备的出现大大促进了选矿技术的发展，同时也促进难选、复合矿及纫粒嵌市矿产的开发与利用。生产的发展和需要促使人们对选矿理论的深入研究。从1867年P．R．雷廷格尔著《选矿学》开始，相继有列宾捷尔的《浮选过程的物理化学》、A．M．高登(Gaudin)的《选矿原理》、利亚申科的《重选原理》，至1944年F．F．塔加尔特编著的《选矿手册》，选矿工程发展成为独立的学科.共七十五页一、选矿的发展(fāzhǎn)历程矿物加工(jiāgōng)学科是随着人类对天然矿物资源开发利用而发展起来的，其形成和发展经历了四个主要阶段。第一阶段：从远古至20世纪20年代前后，以机械化选矿设备的出现和应用为标志的“选矿”技术的起源。例如：破碎分级设备（颚式破碎机、球磨机、机械分级机）、重选、电磁选及浮选工艺与设备等。共七十五页一、选矿(xuǎnkuàng)的发展历程第二阶段：从20世纪20年代至60年代前后,以重、磁、浮三大学科方向的形成为标志的选矿工程学科的形成。其主要标志是：流体力学、电磁学、界面化学等基础理论的应用和三大学科方向的形成。（1）重选：以流体力学为学科基础,根据不同矿物的密度差异在一定的介质中进行不同矿物的分选。（2）电磁选：以电磁学为学科基础,根据不同矿物磁性的差异分选不同矿物。（3）浮选：以化学为学科基础,根据不同矿物表面物理化学性质的差异,实现不同矿物的分选。这个时期的选矿主要是从天然矿石(金属矿、非金属矿、煤炭等)中,分离、富集其中(qízhōng)的有用矿物,为冶金、化工、建材提供原料。共七十五页一、选矿的发展(fāzhǎn)历程第三阶段：从20世纪60年代至20世纪末，以非金属矿深加工理论和技术的发展为标志的矿物加工学科的形成(xíngchéng)阶段。60年代以来,随着世界经济的快速发展,一方面人类对矿物资源的需求不断增加,另一方面,矿物资源中,富矿减少、贫细矿物资源增加,传统的选矿技术与理论已不能完全适应解决这些问题。其主要标志是：非金属矿物深加工技术的发展、以黄金氰化技术为代表的低品位矿石处理技术的大规模应用。无论是从处理的资源变化,还是科学技术水平发展来看,“选矿”学科已远超出了传统意义上的“选矿”,而用“矿物加工”才能更确切地反映其学科范畴与科技发展。共七十五页一、选矿的发展(fāzhǎn)历程第四阶段，20世纪末至今，矿物加工与相关学科(xuékē)的融合和交叉阶段—新兴学科(xuékē)方向的形成与矿物加工学科(xuékē)的发展阶段。进入21世纪以来，环境意识的空前增强和新材料产业的蓬勃兴起，对于矿物资源利用模式的变革和矿物加工学科(xuékē)的发展产生了广泛而深远的影响。如何克服传统的资源开发与环境保护的矛盾、如何提高不可再生性矿产资源的利用效率已成为矿物加工学科(xuékē)无法回避的现实课题。共七十五页一、选矿(xuǎnkuàng)的发展历程国际矿物加工工程大会--InternationalMineralProcessingCongress（IMPC)。国际选煤大会--InternationalCoalProcessingCongress（ICPC)学术组织：国外—美国采矿、石油与冶金协会；加拿大采矿与冶金工程师协会；英国矿冶协会；南非矿冶协会等。中国：金属学会、煤炭(méitàn)学会、黄金学会、颗粒学会、建材学会，等研究机构：中国钢铁研究院、北京有色金属研究总院、长沙矿冶研究院、中国科学院煤炭研究院、国家非金属矿工程技术中心、北京矿冶研究总院、北京有色金属研究、广州有色金属研究院、马鞍山矿山研究院、中科院化工冶金研究所、国土资源部矿产综合利用研究所（郑州）、国家非金属矿工程中心（苏州）、中国煤炭科学院等。共七十五页一、选矿(xuǎnkuàng)的发展历程高等学校东北大学、河北(héběi)理工学院、北京科技大学、辽宁科技大学（鞍山钢铁学院）、内蒙古科技大学（包头钢铁学院）；中南大学、昆明理工大学；中国矿业大学、山东科技大学、太原理工大学、黑龙江科技大学、辽宁工程技术大学、安徽理工大学、河南理工大学（焦作工学院）、西安科技学院；广西大学、贵州大学等。共七十五页一、选矿(xuǎnkuàng)的发展历程专业(zhuānyè)杂志金属矿山、中国矿业、矿冶工程、非金属矿、矿业研究与开发、矿山机械、化工矿物与加工中国矿业大学学报、煤炭学报、西安科技大学学报、煤炭科学技术、选煤技术、煤炭技术、中国煤炭、煤矿机械等。共七十五页二、选矿(xuǎnkuàng)概述（一）选矿的定义(dìngyì)（二）选矿的目的和意义（三）选矿中的几个概念（矿物、矿石、产品）（四）与选矿有关的矿物性质（五）主要选矿方法及基本作业流程（六）主要选矿指标共七十五页（一）选矿(xuǎnkuàng)的定义选矿是利用矿物的物理或物理化学(wùlǐhuàxué)性质的差异，借助各种选矿设备，采用不同的选矿工艺，将矿石中的有用矿物和脉石矿物分离，并使有用矿物相对富集的过程。选矿学是研究矿物分选的学问，是一门矿物分离、富集、综合利用矿产资源的综合性的技术科学。共七十五页（二）选矿(xuǎnkuàng)的目的和意义目的将有用矿物和脉石矿物分离将彼此共生的有用矿物尽可能的分离并富集成单独的精矿排出对冶炼及其他加工过程有害的杂质，提高选矿产品质量综合回收有价元素，充分(chōngfèn)、合理、经济的利用矿产资源共七十五页（二）选矿(xuǎnkuàng)的目的和意义意义连接冶炼和采矿的关键中间环节为冶炼提供“精料”（提高品位，除杂）促进高效率采矿方法的应用（剔除(tīchú)高度机械化作业过程中掺入的围岩等脉石矿物）二次资源综合利用（选矿尾矿、冶炼炉渣等）环保（废水、造纸等）共七十五页（三）选矿中的几个(jǐɡè)概念矿物矿物是在地壳中由于自然的物理化学作用或生物作用，所生成的自然元素(如金、石墨、硫磺)的单质和自然化合物(如磁铁矿、黄铜矿、石英)，其成分(chéngfèn)比较均一。能为国民经济利用的矿物，即选矿选出的目的矿物，称为有用矿物，否则称为脉石矿物。矿石矿物在地壳中分布不均，但在地质作用下，可以形成相对富集的矿物集合体，其中在现代技术条件下，可以开采、加工、利用的叫做矿石，否则，称为岩石。共七十五页（三）选矿中的几个(jǐɡè)概念选矿产品原矿——选矿厂内未经选别处理的矿石。精矿——原矿经过选别之后，品位提高(tígāo)，适合于工业应用的产品。尾矿——原矿经过选别后，品位降低，目前经济技术水平不适合再做处理的产品。中矿——原矿经过选别后，品位有所提高，但还没有达到工业要求，还需要进一步选别或处理的产品共七十五页（四）与选矿有关(yǒuguān)的矿物性质硬度矿石抵抗其它物质(wùzhì)压入或刻划的能力，破碎磨矿的依据。密度单位体积矿物的质量，重选的依据。磁性被磁铁吸引或排斥的性质，磁选的依据。润湿性矿物能被水润湿的性质。易被水润湿的矿物称为亲水性矿物，反之称为疏水性矿物，浮选的依据。共七十五页（五）主要选矿方法(fāngfǎ)及基本作业流程主要(zhǔyào)选矿方法共七十五页（五）主要(zhǔyào)选矿方法及基本作业流程基本(jīběn)作业流程准备作业（矿石的破碎、筛分、磨矿、分级，少数需洗矿、脱泥）选别作业（重选、浮选、磁选等）产品处理作业（精矿脱水、尾矿储存等）不论选矿厂规模大小，工艺和设备如何复杂，一般都包括这三个最基本的过程共七十五页（六）主要选矿(xuǎnkuàng)指标品位

品位是指产品中有用成分的质量相对于该产品质量之比，常用百分数表示(biǎoshì)。（灰分）例如，铜精矿品位为15%，即一百吨干精矿中含有十五吨金属铜。品位是评定产品质量的指标之一。通常用α表示原矿品位，β表示精矿品位；θ表示尾矿品位。共七十五页（六）主要(zhǔyào)选矿指标产率选矿产品的质量与原矿质量之比，叫该产品的产率，以γ表示。回收率精矿中有用成分的质量与原矿中该有用成分的质量之比的百分数，称为(chēnɡwéi)回收率，常用ε表示。（它表示原矿中的金属有百分之多少被选出了原矿）共七十五页（六）主要(zhǔyào)选矿指标选矿比原矿质量与精矿质量的比值(bǐzhí)，用它可以确定获得一吨精矿所需处理原矿石的吨数，一般用K表示。富集比精矿中有用成分含量的百分数β（精矿品位）和原矿中该有用成分含量的百分数α（原矿品位）之比值，常以E表示。它表示精矿中有用成分的含量比原矿中该有用成分含量增加的倍数，也表示选矿过程使有用成分富集的程度。共七十五页三、选前准备(zhǔnbèi)作业（一）准备作业概述（二）破碎方法(fāngfǎ)（三）破碎（磨矿）设备（四）筛分、分级原理及设备共七十五页（一）准备作业(zuòyè)概述定义指选别前矿石的粉碎作业。通常包括破碎、筛分和磨矿分级。有时还可包含洗矿、预选等作业（氧化矿的洗泥和赤铁矿的焙烧）。目的将矿石通过破碎(或磨矿)等主要手段，使有用矿物与脉石矿物单体解离(jiělí)，达到入选粒度的要求。通常将最终粉碎产品粒度为15-20毫米以上的粉碎过程，称为破碎；取得更细产品粒度的粉碎过程，称为磨矿。共七十五页（一）准备(zhǔnbèi)作业概述重要性破碎和磨矿过程在选矿厂占有重要(zhòngyào)地位。矿石经粉碎后，有用矿物与脉石矿物的单体解离程度直接影响分选指标的好坏。选矿厂的破碎和磨矿设备基建费用几乎占全厂总基建费的一半以上，其生产费用亦约占选厂总成本的30—50％。共七十五页（二）破碎(pòsuì)方法锲状共七十五页（三）破碎(pòsuì)（磨矿）设备颚式破碎机共七十五页（三）破碎(pòsuì)（磨矿）设备原理活动圆锥绕轴作连续的偏心旋回运动。活动圆锥靠近固定圆锥时，矿石受到挤压而破碎；离开(líkāi)时，破碎产品靠自重经排矿口排出。圆锥破碎机共七十五页（三）破碎(pòsuì)（磨矿）设备球磨机球磨机通过磨矿介质(jièzhì)（钢球、钢棒、砾石等）的研磨作用将矿石磨细。共七十五页（四）筛分(shāifēn)、分级原理及设备筛分

碎散物料通过一层或数层筛面被分成不同粒级的过程称为筛分。筛分一般与破碎作业(zuòyè)配合。筛孔尺寸共七十五页（四）筛分、分级原理(yuánlǐ)及设备分级将粒度、形状和相对密度不同的矿粒在介质（水或空气）中，按沉降速度的差异，分成若干(ruògān)级别的作业。分级一般与磨矿作业配合。分级设备螺旋分级机和旋流器（组）

共七十五页（四）筛分、分级原理(yuánlǐ)及设备螺旋(luóxuán)分级机共七十五页（四）筛分(shāifēn)、分级原理及设备旋流器和旋流器组共七十五页四、选别作业(zuòyè)（一）重选(zhònɡxuǎn)（二）磁选（三）浮选共七十五页（一）重选(zhònɡxuǎn)定义重选就是根据矿粒间密度的差异，在运动的介质中所受重力、流体动力和其它机械力的不同，从而实现按密度分选矿(xuǎnkuàng)粒群的过程。分类根据介质运动形式和作业目的的不同，重选可分为：重介质选矿、跳汰选矿、摇床选矿和溜槽选矿。共七十五页（一）重选(zhònɡxuǎn)无压三产品(chǎnpǐn)重介旋流器有压三产品重介旋流器共七十五页（一）重选(zhònɡxuǎn)

在上升水流作用下，床层中的矿粒逐渐松散、悬浮，密度、粒度和形状不同(bùtónɡ)矿粒发生相对运动。在下降水流期，不同性质的矿粒陆续沉降到筛面上，床层恢复紧密状态。跳汰选矿共七十五页（一）重选(zhònɡxuǎn)共七十五页（一）重选(zhònɡxuǎn)摇床选矿利用机械摇动和斜面水流冲洗联合作用使矿粒按密度(mìdù)分离的过程。共七十五页（一）重选(zhònɡxuǎn)不同密度(mìdù)和粒度的矿粒会在床面上呈扇形分布，从给矿端至精矿端，依次是粗颗粒轻矿物、细颗粒轻矿物、粗颗粒重矿物、细颗粒重矿物。纵向上往复差动摇动共七十五页（一）重选(zhònɡxuǎn)摇床共七十五页（一）重选(zhònɡxuǎn)溜槽选矿利用矿粒在斜面(xiémiàn)运动水流中运动状态的差异进行选矿的方法。矿浆给入螺旋槽上端后，物料既沿斜面运动，又沿槽面绕螺旋选矿机中心轴作回转运动。高密度矿粒受到较小水流的冲力及较大的摩擦力，沿槽移动速度慢，所受离心力小，因此矿粒将主要在重力分力的推动下移向内缘。低密度矿粒则主要在离心力的作用下推向外侧。共七十五页（一）重选(zhònɡxuǎn)共七十五页（一）重选(zhònɡxuǎn)重选方法的特点重选是我国煤炭分选的最主要方法，约占原煤入选量的85%。选别金、钨、锡的传统方法，处理铁、锰矿石也有应用。重选方法广泛的应用于脱水、分级、浓缩等作业(zuòyè)，这些工艺环节是选煤厂和选矿厂必不可少的。重选具有设备简单、成本低、污染少的优点，广泛用于处理密度差别较大的物料。共七十五页（二）磁选定义在磁场中,矿物颗粒同时受到磁力(cílì)和机械力(包括重力、惯性力、流体阻力和离心力等)的作用，磁力(cílì)和竞争力的大小不同，就决定了颗粒的运动轨迹。共七十五页（二）磁选磁选机分类

按磁场强弱可分为弱磁场磁选机（0.1-0.2T）、中磁场磁选机（0.2-0.5T）和强磁场磁选机（0.5T-2T）。按分选介质(jièzhì)性质可分为干式磁选机和湿式磁选机。共七十五页（二）磁选磁滑轮(huálún)共七十五页（二）磁选湿式弱磁场(cíchǎng)筒式磁选机湿式强磁场磁选机（立环）共七十五页（二）磁选磁选方法的特点磁选是处理铁矿石的主要选矿方法。应用于重介质选矿中磁性介质的回收(huíshōu)。其他矿石分选过程中铁矿物的排出。重选具有分选效率高，选别过程简单、生产成本低、处理能力大、污染少的优点。共七十五页（三）浮选(fúxuǎn)定义浮选是利用矿物表面物理化学(wùlǐhuàxué)性质的差异（疏水性的强弱），使矿物颗粒选择性的向气泡附着的选矿方法。共七十五页（三）浮选(fúxuǎn)疏水性能被水润湿，成为平面凸镜的形状,表现为亲水；不易(bùyì)被水润湿，水滴不扩展而仍成球形，表现为疏水。共七十五页（三）浮选(fúxuǎn)疏水性强弱(qiánɡruò)矿物表面的亲水性由左到右逐渐减弱，疏水性由左到右逐渐增强。共七十五页（三）浮选(fúxuǎn)接触角以三相润湿周边上的A点为顶点，以固水交界线为一边，以气水交界线为另一边，经过水相的夹角θ。接触角是反映(fǎnyìng)矿物表面亲水性与疏水性强弱的一个物理量。接触角越大，矿物表面疏水性越强，可浮性越好。共七十五页（三）浮选(fúxuǎn)矿物可浮性

θ>70度矿物天然(tiānrán)可浮性好

θ=60-70度矿物天然可浮性中等

θ<60度矿物天然可浮性差煤炭共七十五页（三）浮选(fúxuǎn)浮选过程浮选前矿石要磨碎到符合浮选所要求的粒度，有用矿物基本达到单体解离。调整矿浆浓度，添加浮选药剂。浮选时，向矿浆中导入空气，形成大量气泡，疏水性矿物的颗粒附着在气泡上，随同气泡上浮到矿浆表面(biǎomiàn)，形成矿化泡沫层，亲水性矿物颗粒不能附着在气泡上，留在矿浆中。将矿化泡沫刮出，即达到分选目的。共七十五页（三）浮选(fúxuǎn)浮选药剂

在矿物浮选中，为了改变矿物表面的物理化学性质，提高或降低矿物的可浮性，扩大矿物之间的可浮性差异，进行有效的浮选，所使用的各种无机或有机化合物。捕收剂。使目的矿物疏水，增加可浮性。起泡剂。促使气泡形成，增加分选界面。调整(tiáozhěng)剂。调整(tiáozhěng)捕收剂的作用和介质条件，包括活化剂、抑制剂、pH调整(tiáozhěng)剂共七十五页（三）浮选(fúxuǎn)浮选(fúxuǎn)设备浮选机机械搅拌式

优点：叶轮搅拌形成真空，自吸充气，且中矿易于实现自流

缺点：充气量小、能耗高、磨损大充气机械搅拌式

优点：外部空压机充气，充气量大且可调节，能耗低，磨损小

缺点：无吸浆能力，需增设矿浆泵共七十五页（三）浮选(fúxuǎn)浮选柱矿浆从上部给入，空气经底部气泡发生器形成气泡在矿浆中上升，气泡与矿浆在逆向流动过程中实现矿化，在整个柱体内实现浮选。

优点：结构简单、制造与维修简便(jiǎnbiàn)、节省动力、占地面积小、流程简单。

缺点：在高碱度矿浆中充气器极易结钙堵塞，浮选柱柱体较高，欲使矿浆自流，则配置复杂。共七十五页（三）浮选(fúxuǎn)浮选方法的特点应用广泛，原则上可以选别所有矿石，其中有色金属矿石90%以上都用浮选法选别。分选效率高、富集比高。如辉钼矿原矿为0.05%左右