选矿概论-2 矿石分选前的准备作业

选矿概论

Mineralprocessing矿石分选前的准备作业粉碎分级破碎磨矿超细粉碎超微粉碎矿物单体解离达到适宜粒度产品粒度5mm以上产品粒度0.075-0.1mm产品粒度0.0001-0.075mm产品粒度小于0.0001mm筛分水力分级预先/检查筛分物料按颗粒大小分成若干级别预先/检查/溢流控制分级风力分级集尘作业矿石分选前的准备作业矿石分选前的准备作业破碎磨矿的重要性工业生产中，破碎和磨矿是常见的作业；许多基础部门里，物料破碎常常是重要的工序，且使用的机器大都属于主要设备。

选矿厂和选煤厂均需对矿石原料进行粉碎，再加以分选；

水泥厂需先用一系列破碎机械将原料粉碎，以便烧成熟料，然后再将熟料细磨成水泥；

炼铁时直接送入高炉冶炼的富铁矿需破碎成合格的粒级；

筑路时也要破碎出大小合适的碎石等等。矿石分选前的准备作业破碎磨矿的重要性选矿方法是根据矿石中有用矿物和脉石矿物的不同性质来确定的，而矿石中的有用矿物与脉石矿物连生，只有将有用矿物单体解离，才可能使其分选。破碎磨矿的目的就是使矿石中紧密连生的有用矿物与脉石矿物充分解离。

矿石分选前的准备作业破碎和磨矿过程中，可能存在未充分解离的物料或过粉碎物料。矿物解离不充分，不能有效回收有用矿物；矿石过细造成难以选别的微细粒子增多，二者均会影响精矿的品位与回收率。过粉碎的危害：（1）浪费能源，增加能耗（2）影响选矿回收率和精矿品位（3）矿浆泥化使精矿、尾矿处理困难（4）增加矿石处理成本矿石分选前的准备作业为完善粉碎过程，控制粉碎产品指标，生产实践中粉碎作业通常与分级作业组合成不同的粉碎流程。破碎设备一般与筛分设备组合使用，磨矿设备一般与分级设备组合使用。筛分作业的形式或作用独立筛分—当筛分产品作为最终产品供给用户使用时；

准备筛分—当筛分作业是为下一道工序提供不同粒级的原料时；

辅助筛分—当筛分与粉碎设备配合使用时；

预先筛分—当筛分作业用于粉碎前将粒度合格的物料预先分出时；

检查筛分—筛分作业用于控制粉碎产品粒度时。

筛分作业还可用于物料的脱水或分离矿浆，如选煤和洗矿的脱水及重介质选矿产物脱除介质等。在某些情况下，由于筛分物料的性质差别，筛分还可起到分选某些有用成分的作用，这种筛分称为选择筛分。分级是将粒度不同的混合物料按粒度或按在介质中沉降速度不同分成若干粒度级别的过程。因此分级是物料按粒度分离的一种形式。根据分级的原理、设备及分级介质的不同，分级的方式有筛分分级、水力分级和风力分级。预先/检查/溢流控制分级矿石分选前的准备作业矿石分选前的准备作业从选厂投资来看，碎矿和磨矿占选矿厂总投资的60%左右。从生产费用来看，碎矿和磨矿作业的生产费用占选矿厂总费用的40%以上。因此，碎矿和磨矿的设计和操作的好坏，直接影响到选矿厂的经济技术指标。“多碎少磨”物料粒度特征及分析粒径：单个颗粒几何尺寸的大小。粒度：颗粒群中所有颗粒大小的总体概念，平均值。

例如，粗碎后，产品的粒度范围是100～350mm。粒级：粒度大小不同的碎散物料，借助某种方法按粒度范围分成若干粒度级别。-3.5+2.5mm-2.5+1.42mm-1.42+0.71mm物料粒度特征及分析粒度组成：各粒级物料的含量，描述物料群中不同粒度颗粒的质量分布。

粗碎产品中，+30mm的颗粒占58.17%，-30+15mm的占10.49%。粒级

（mm）质量

（kg）产率（%）筛上累积产率（%）筛下累积产率（%）+30128.3558.1758.17100.00-30+1523.1510.4968.6641.83-15+127.953.6072.2631.34-12+103.951.7974.0527.74-1057.2525.95100.0025.95合计220.65100.00----物料粒度分析方法常用的粒度分析方法有筛分分析法、沉降分析法、显微镜分析法、激光粒度分析法。筛分分析法是使物料通过一组有序的不同筛孔尺寸的（标准）筛子来测试粒度并进行大小分级，求得相应的（质）重量百分比。通过筛子的组分叫为筛下产品，未通过筛子的组分叫为筛上产品。用于处理0.043-100mm的物料。物料粒度分析方法筛分分析法-标准套筛(0.01-100mm)网目—单位长度筛面上的筛孔数目。泰勒标准筛的目：每一英寸（25.4mm）长度上具有的筛孔数。筛孔实际尺寸mm筛孔大小（网目）6.68031.651100.833200.1471000.0742000.0532700.037400泰勒标准筛部分筛序物料粒度分析方法分类：干筛、湿筛、干湿联合筛分标准筛、非标准筛优点：设备简单，易于操作缺点：受颗粒形状和筛分时间的

影响物料粒度分析方法沉降分析法—用于1-74μm的细粒级物料；显微镜分析法—用于0.5-20μm的单颗粒观察；激光粒度分析法—1-1000μm，粒度分布宽的颗粒。

以激光为光源，根据光的散射现象测定颗粒的大小。

粒度组成的表示列表法粒度特征曲线粒度公式表示法－－粒度分布特性函数粒级

（mm）质量

（kg）产率（%）筛上累积产率（%）筛下累积产率（%）+30128.3558.1758.17100.00-30+1523.1510.4968.6641.83-15+127.953.6072.2631.34-12+103.951.7974.0527.74-1057.2525.95100.0025.95合计220.65100.00----二、破碎与筛分1、破碎基础理论2、破碎机械3、筛分基础理论4、筛分机械5、破碎筛分流程1破碎基础理论1.1机械破碎方式挤压破碎：破碎设备的工作面对夹于其间的物料施加压力，用于较硬物料的粗碎，如颚式破碎机；劈裂破碎：破碎工作面的尖棱楔入物料，使其内部产生拉应力，劈开物料，用于软而脆的物料；弯曲折断破碎：夹在工作面间的物料受弯曲应力而折断；挤压破碎劈裂破碎弯曲折断破碎1破碎基础理论1.1机械破碎方式冲击破碎：包括高速运动的破碎体对被破碎物料的冲击、高速运动的物料向固定壁的冲击、运动物料的相互冲击，反复冲击物料可减少破碎时所需的应力，可采用高频冲击破碎，主要用于脆性物料的破碎；冲击破碎1破碎基础理论1.1机械破碎方式研磨破碎：包括研磨介质对物料的磨碎和物料之间的相互摩擦作用，主要用于韧性、粘性物料的粉碎，如振动磨、搅拌磨与球磨机的作用方式。挤压剪切破碎：两种破碎方式结合，如高压辊磨机、雷蒙磨。研磨破碎挤压剪切破碎1破碎基础理论1.2破碎的工艺特征破碎比：破碎过程中，被破碎物料破碎前的粒度与产物粒度的比值，用i表示，i>1。 破碎的能量消耗和处理能力与破碎比有关； 破碎比是衡量破碎作业的数量指标。极限破碎比：入料最大颗粒直径与产物最小颗粒直径的比值；真实破碎比：破碎前后物料平均粒度的比值；名义破碎比：破碎机给料口的有效宽度(0.85B)和排料口宽度(S)的比值。

1破碎基础理论阶段给料最大块粒度mm产品最大块粒度mm破碎比粗碎（一段破碎）350-1500100-3503-15中碎（二段破碎）100-35010-1003-15细碎（三段破碎）4-1005-301-20破碎各阶段产物粒度特征阶段破碎：物料经过破碎的次数，即为破碎的段数。1破碎基础理论1.2破碎的工艺特征普氏硬度系数：物料抗压强度极限的十分之一，用f表示，衡量物料抗破碎的能力。矿石的可碎性系数：矿石的机械物理性质（主要是硬度）影响破碎的难易程度。可碎性系数ε定量表示矿石机械强度对破碎的影响。

1破碎基础理论硬度等级普氏硬度系数f可碎性系数可磨性系数实例很软<21.30-1.401.40-2.00石膏、无烟煤软2-41.15-1.251.25-1.50页岩、泥灰岩中等4-81.001.00硫化矿硬8-100.80-0.900.75-0.85一般铁矿很硬>100.65-0.750.50-0.70玄武岩、含铁石英岩矿石硬度与可碎性、可磨性系数对应关系1破碎基础理论1.2破碎的工艺特征破碎功耗学说：面积学说：破碎过程消耗的功与物料新生成的表面积成正比；体积学说：破碎过程消耗的功与物料颗粒的体积（质量）变化成正比；裂缝学说：破碎所需的功包括变形能与表面能两项，变形能与体积成正比，表面能与表面积成正比。2破碎机械粗碎：颚式破碎机、旋回破碎机山坡建厂，规模较大者，选用旋回破碎机；平地建厂、规模小、矿石中粘性物料多者，选用颚式破碎机。中细碎：圆锥破碎机、对辊破碎机、反击式破碎机、锤式破碎机圆锥破碎机，处理能力大、功耗低、破碎比大、产品粒度均匀，但不宜处理粘性物料；中硬以下或片状脆性矿石，可选用具有冲击作用的破碎机。2破碎机械破碎设备示意图（a）颚式破碎机（b）圆锥或旋回破碎机（c）对辊破碎机（d）冲击式破碎机2破碎机械

颚式破碎机，出现于1858年，俗称“老虎口”，是历史悠久的破碎机之一，至今仍是破碎硬物料最有效的设备之一。规格以给料口宽度和长度来表示。2破碎机械颚式破碎机工作原理可动颚板围绕悬挂轴相对固定颚板作周期性的重复运动。动颚靠近定颚时，处于两颚板之间的矿石受到压碎、劈裂、弯曲、折断和磨剥等联合施力作用而破碎；动颚离开定颚时，已破碎的矿石在重力作用下，经碎矿机的排矿口排出。颚式破碎机工作原理模拟简摆式：双肘板简单摆动式复摆式:单肘板复杂摆动式2破碎机械颚式破碎机颚式破碎机的特点：优点：结构简单，易于制造，重量轻，工作可靠，维修方便，用于中、粗碎；缺点：处理能力低，要求均匀给料，需配备给料机，产品粒度不均匀，片状产品多。复摆式与简摆式比较：在生产能力相同时，复摆式比简摆式轻20-30%；复摆式比简摆式的衬板磨损严重；复摆式破碎比可达10，简摆式3-6；相同规格，复摆式比简摆式的处理能力大20%-30%。2破碎机械旋回破碎机2破碎机械2破碎机械

旋回破碎机，也称粗碎圆锥破碎机，破碎比3-5。规格以给料口宽度和排料口宽度来表示。工作原理：

连续工作可动锥与固定锥

偏心轴套运动时，可动锥的主轴就以悬挂点为锥顶点做连续的偏心旋回运动（圆锥运动），靠近或远离固定锥。

可动锥靠近固定锥时，矿石被挤压、弯折而破碎；远离时，破碎产品靠自重作用排出。世界最大：德国ThyssenKruppFördertechnik公司63−114英寸（160−2896mm）旋回破碎机，用于印尼的Grasberg铜金矿。国际先进：芬兰Metso集团SuperiorMK−Ⅱ旋回破碎机，采用底部单缸液压调整排料口结构。国内最大：北方重工PX1400/170液压旋回破碎机，首台用于本溪钢铁公司南芬选矿厂。国内先进：北方重工引进美国Fullur公司Traylor型旋回破碎机，首台用于德兴铜矿大山选矿厂，规格54−74英寸，给矿口1372mm，排矿口150mm。芬兰Metso集团SuperiorMK-Ⅱ旋回破碎机2破碎机械2破碎机械旋回破碎机的特点优点：破碎腔深度大，工作连续，处理能力大(5kt/h)；单位电耗低，工作稳定；可以挤满给料，无需设置料仓和给料机；产品粒度均匀。缺点：

机身较高，要求厂房高度，构造复杂，安装与维修复杂，不适合破碎潮湿和粘性物料。2破碎机械Sandvik的H型圆锥破碎机MetsoMinerals公司NordbergHP系列圆锥破碎机圆锥破碎机2破碎机械惯性圆锥破碎机结构和性能特点：偏心激振器旋转产生破碎力；动锥与主轴为一体，动锥体支撑在球面瓦上；特殊轴承套副支撑结构；高摆频，强化破碎过程；选择性破碎，过铁自保护；通过调整偏心力矩和转速，可以方便地调整破碎力的大小；破碎比大，开路破碎即可达到粒度要求；产品粒度取决于破碎力，与排矿口大小无关；系统动力学自平衡，无需地脚螺栓。2破碎机械MetsoMinerals公司BarmacB系列立式冲击破碎机主要特点：⑴

高强度自破碎；⑵转子和破碎腔全自衬；⑶转子线速度81m/s；⑷两股料流：新给料和循环给料。2破碎机械对辊破碎机高压辊磨机圆锥辊磨机2破碎机械影响破碎机工作效果的因素：（1）矿石性质

硬度、粒度、解理度、含水含泥量等（2）破碎机参数

类型、规格、转速、啮角等（3）操作参数给料的连续性和均匀性3筛分基础理论筛分，不同粒级的混合物料通过单层或多层筛面，分成若干不同粒度级别的过程。筛分过程包括物料分层和细颗粒透筛两个阶段。筛分方法：a滑动式b推动式c滚动式d摇动式e抛射式3筛分基础理论

筛分概率：矿粒通过筛孔的可能性，又称筛分频率。

概率P（0≤P≤1）:对于正方形筛孔，球形颗粒：

L—筛孔边长，d—球型颗粒直径3筛分基础理论筛分处理能力Q

：筛孔大小一定的筛子每单位面积单位时间所能处理的物料量，数量指标，单位为t/(m2.h)。筛分效率η

：实际得到的筛下物中小于规定粒度物料的质量与入筛物料中所含的小于规定粒度物料的质量之比，质量指标，单位为%。

Q、Q1—入料和筛下产物的质量，t；

α、β—入料和筛下物中小于规定粒度的细粒含量，%；

θ—筛上物中小于规定粒度的细粒含量，%。

4筛分机械矿用筛分设备格筛：包括固定棒条筛、滚轴筛、人工焊接条筛等，不需要动力，主要用于粗碎。滚轴筛主要用在焦化厂和钢铁厂筛分焦炭。摇动筛：水平或倾斜摇动。在非金属矿山，建筑材料和选煤行业广泛应用，金属选矿厂应用较少。筒形筛：水平或倾斜安装，沿中心轴线旋转。一般用在建筑工业筛分和清洗碎石、砂子，也有的选矿厂用于洗矿。直线振动筛：由振动器产生的定向振动拖动水平安装的筛筐。筛筐的运动轨迹为定向直线振动，以保证物料在筛面上产生强烈的抖动，它用于煤的脱水、脱介、脱泥，也可用于磁铁矿的冲洗、脱泥和分级等。4筛分机械圆形振动筛：这种筛子是由不平衡振动器的回转质量产生的激磁振力使筛体产生强烈的振动作用，筛子运动轨迹为圆或近似于圆。目前在金属选矿厂广为应用。共振筛：又称弹性连杆式振动筛，是用连杆上装有弹簧的曲柄连杆机构驱动，使筛子在接近共振状态下工作。它也可归入直线振动筛那一类。主要用于煤炭工业和选矿厂的筛分、脱水和脱泥作业。目前我国的选煤厂已经得到广泛应用，此外部分选矿厂也开始使用。弧型筛：筛面呈弧形，静止不动。细筛：细粒物料筛分与分级，包括敲打细筛，斜面筛，高频振动细筛，分离粒度可达200目。其他筛分设备：电磁振动筛、概率筛、等厚筛等。4筛分机械格筛一般用于粗碎前，控制进入碎矿机的粒度，大块人工破碎。用钢轨、工字钢、槽钢等焊接而成。筛孔尺寸一般大于200㎜，水平安装。兰坪铅锌矿－原矿格筛4筛分机械条筛

用圆钢棒或钢筋等焊接而成

倾斜安装，倾角40～50度

筛孔尺寸20～100mm

用于中、细碎前的预先筛分

筛上产品进入破碎机

条筛总长度L=2B（B-宽度)条筛示意图4筛分机械圆振动筛北方重工上海路桥电动机经三角带使激振器偏心块产生高速旋转；运转的偏心块产生很大的离心力，激发筛箱产生一定振幅的圆运动。

筛上物料在倾斜的筛面上受到筛箱传给的冲量而产生连续的抛掷运动，物料与筛面相遇的过程中使小于筛孔的颗粒透筛，从而实现分级。4筛分机械矿用重型振动筛4筛分机械直线振动筛4筛分机械振动筛的优点：低振幅、高频次，消除了物料的堵塞现象，使筛子有较高的筛分效率和生产能力。动力消耗小，结构简单，维修检修比较方便。筛分效率和生产率高，故所需的筛网面积比其它筛子小，可以节省厂房的面积和高度。应用范围广，可作为中碎、细碎前的预先和检查筛分。4筛分机械概率筛4筛分机械概率筛-摩根逊筛

1951年，瑞典人弗雷德里克.摩根逊在研究物料透筛概率的基础上，发明了实现物料快速筛分的新型概率筛。广泛应用于矿冶、建材及煤炭行业，用于中、细粒度物料的分级。概率筛1筛箱2激振器3筛面4吊挂装置