《选矿学基础》课件全

1、选 矿 学 基 础,第一章 绪论,选矿选矿是利用矿物的物理或物理化学性质的差异，借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物和脉石矿分离，并使有用矿物相对富集的过程。 一、矿物、矿石的概述 矿物是地壳中由于自然的物理化学作用或生物作用，所生成的自然元素和自然化合物。 矿物的性质是由矿物内部的物质成分和晶格结构等决定的。 矿物的性质是识别、分选和利用矿物的依据。,直接与选矿有关的矿物性质主要有密度、磁性、导电性、润湿性等。 密度是指单位体积矿物的质量、它是重选的依据。 磁性是指矿物被磁铁吸引或排斥的性质，它是磁选的依据。 导电性是指矿物的导电能力，它是电选的重要依据，一般分为良导体、半导体和非导体三种。

2、润湿性是指矿物被水润湿的性质。易被水润湿的矿物叫亲水性矿物，不易被水润湿的矿物到疏水性矿物，疏水性矿物可浮性好。,不同润湿性的矿物具有不同的可浮性，润湿性是浮选 的依据。 在选矿实践中往往采取人为的方法来扩大矿物之间物理化学性质的差异，以提高分选效率。 浮选中用各种浮选药剂改变矿物的自然润湿性。 有用矿物是指能为国民经济利用的矿物，即选矿所要选的目的矿物。 目前国民经济尚不能利用的矿物叫做脉石矿物。有用矿物和脉石矿物是相对的。 矿石指在现代技术经济条件下，可以开采、加工、利用的矿物集合体；否则称为岩石。 按矿石中有价成份的含量，矿石还可分为贫矿和富矿。,二、选矿的任务及其在国民经济中的地位和作

3、用 将矿石中的有用矿物和脉石矿物相互分离，除去有害杂质，充分而经济合理的利用国家资源，是选矿的主要任务。 三、选矿的基本内容和选矿厂的生产流程 选矿过程是由选前的准备作业、选别作业、选后脱水作业所组成的连续生产过程。 （1）选前准备作业 为了从矿石中选出有用矿物，首先必须将矿石粉碎，使其中的有用矿物和脉石矿物达到单体解离。 选前准备作业由破碎筛分作业和磨矿分级作业两个阶段完成。,破碎机和筛分机多为联合作业，构成破碎车间。 磨矿机与分级机常组成闭路循环，构成磨选车间。 （2）选别作业 选别的主要方法有： 1）浮选法表面性质 2）磁选法磁性 3）重力选矿法密度 4）电选电力性质（导电性）,（3）选

4、后脱水作业 1）浓缩 2）过滤 3）干燥 脱水作业主要有：浓缩、过滤、干燥。 矿石经过选别后，可得到精矿、中矿和尾矿,四、选矿的工艺指标（重要） 1品位 品位是指选矿产品中金属或有价成分的质量对于该产品质量之比，常用百分数表示。 例：铁石矿品位为32%，100吨矿石中有32吨铁 铜精矿品位为22%，100吨铜精矿中有22吨铜。 有时品位也用kg/m3（千克/米3）及g/吨（克/吨）表示 kg/m3常用于砂矿勘探中。 g/t用于金、银等贵金属矿 表示厚矿品位 表示精矿品位 表示尾矿品位,2产率 产品质量对于原矿质量之比，叫该产品的产率，以表示。 产率分为精矿产率和尾矿产率。 精矿=Q精/Q原矿1

5、00% 尾矿=Q尾/Q原矿100% 当产品为最终产品时 Q精矿+Q尾矿=Q原矿 例如：某选矿厂年处理300万吨矿石，生产精矿21万吨，精矿产率及尾矿产率各为多少？,精矿=21/ 300100%=7% 尾矿=1-7%=93% 3选矿比 选矿比=原矿质量/精矿质量 上例中：选矿比 = 300/21=14.3 4富矿比 精矿品位比原矿品位为富矿比. 5回收率 精矿中金属（或有用组份）的质量与原矿中该金属（或有用组份）质量之比的百分数。,例：某锌矿选矿厂日处理含锌3.0%的原矿7000吨，生产含锌63.0%的锌精矿300吨，求：（1）精、尾矿产率；（2）精矿中锌的回收率，尾矿中锌的损失率；（3）选矿比

6、；（4）富矿比；（5）尾矿锌的品位。分析：Q原矿=7000；Q精=300； =3.0% =63.0%解: (1)精矿= Q精/Q原矿100%=300/7000100% =4.29%,尾矿=1 精矿=95.71% (2) 精矿= （Q精 ）/（ Q原矿 ） 100% =(300 63.0%)/(7000 3.0%) 100% =90.00% 尾矿损失率=1 精矿=10.00% 或用: 精矿= (精矿/ ) 100% (3) 选矿比: Q原矿/ Q精=7000/300=23.33 或: 1/ 精矿=1/(4.29%)=23.33 (4)富矿比: i= / =(63.00%)/(3.00%)=21.

7、0,(5) =(7000 3.0% 300 63.0%)/7000 100%=0.3% 五、选厂规模划分及各车间工作制 度,第二章 准备作业,一、概论 矿石的准备作业一般指选别前矿石的粉碎作业。通常包括破碎筛分和磨矿分级。有时还包含洗矿、预选等作业。 准备作业的目的是使有用矿物与脉石矿物单体解离，达到入选粒度要求的过程。 通过破碎，矿石能达5mm以上，要取得更细的粉碎产品就要磨矿。破碎机和磨矿不能一次完成，有的需要连续几次。 破碎磨矿设备的基建费占全选厂基建费的一半以上，生产成本约占选矿总成本的30%50%。,二、破碎筛分流程,筛分作业分为预先筛分和检查筛分作业。破碎产品返回到筛分作业的叫闭路

8、碎矿流程，不返回的叫开路碎矿流程。 （一）破碎段路 破碎段数的确定：原矿最大粒度与破碎产品的最大粒度确定的。 总破碎比： i总= i1i2i3 各种破碎机的破碎比,（二）预先筛分与检查筛分,破碎前进行的筛分称为预先筛分，每一道破碎前进行的筛分都是预先筛分。 预先筛分的作用是预先分出合格粒度产品，使它不再进入破碎机，以避免矿石的过粉碎和提高破碎机的生产率。 检查筛分是在矿石经过破碎后的筛分作用，其目的是为了控制破碎产物的粒度，保证供给磨矿作业粒度合格的产品。,（三）破碎筛分流程 破碎筛分流程有四种： （1）二段开路流程 a.破碎产品粒度粗，只用于简易小厂或工业性试验厂。 （2）二段闭路流程 b.

9、用于中小型选厂，处理含水、含泥量较少的矿石，或在井口经过一次破碎后的矿石。,（3）三段开路流程 c.用于大型选厂、处理含水量高及易产生石英矿尘的泥质砂石，优点：流程简单，不易堵塞，投资少，缺点：破碎粒度较粗。 （4）三段一次闭路流程 d.应用在大中型选矿厂。,三、破碎筛分设备,矿山常用的破碎设备有四种： （1）颚式破碎机（俗称老虎口） （2）圆锥破碎机 （3）对辊式破碎机 （4）冲击式破碎机 （一）鄂式破碎机 鄂式破碎机分为简单摆动式鄂式破碎机和复杂摆动式颚式破碎机两种。 鄂式破碎机结构简单，不易堵塞，工作可靠、易于制造、维护方便，主要用于中硬以上矿石的粗碎和中碎。其缺点是生产率相对低、破碎比

10、小、产品粒度不均匀。 鄂式破碎机的规格用给矿宽度（B）和长度（L） 表示： BL,破碎主要类型示意图,简单摆动式颚式破碎机 复杂摆动式颚式破碎机,（二）中细碎圆锥破碎机 圆锥破碎机分为旋回式破碎机和中细碎圆锥破碎机。 中细碎圆锥破碎机分为标准圆锥破碎机、中型圆锥破碎机和短头圆锥破碎机。 标准型用于中碎、短头型用于细碎、中型则介于两者之间。 这几种破碎机的原理是一样的。 中碎和细碎破碎机的结构类似，标准型给矿口大，平型区短；短头行给矿口小，平行区长；中型则介于两者之间。 中细碎圆锥破碎机的规格用活动圆锥的底部直径表示。 中、细碎圆锥破碎机生产能力大、功率消耗低、破碎比大（i=45）、产品粒度均匀

11、。目前广泛用于各种硬度矿石的中碎和细碎。但不宜处理粘性物料。 （三）对辊破碎机 对辊机的规格以破碎辊的直径和长度表示： dL,圆锥破碎机示意图,对辊破碎机示意图 反击式破碎机,（四）反击式破碎机 反击式破碎机的结构简单：破碎比大（i=5060）；生产能力高；功率消耗低；可进行选择性破碎，硬性、脆性和潮湿矿石匀可采用。 反击式破碎机的规格用转子直径与转子长度表示： DL,（五）筛分机械 主要的筛分设备有固定棒条筛、惯性振动筛及自定中心振动筛。 （1）固定棒条筛 是一个固定装置，无需动力，倾斜安装，倾角大于矿石与筛面的摩擦角。一般倾角为3055，适宜于筛分50mm的粗物料。,（2）惯性振动筛 惯性

12、振动筛是通过由不平衡体的旋转所产生的离心惯性力，使筛子产生振动的一种筛分机械。 惯性振动筛的振幅可借助改变配重来进行调节。 其规格可用筛网的尺寸宽和长来表示。宽度长度。 优点：该筛转速高，筛分效率可达80%，适用于处理细粒级矿石（0.115mm），还能筛分潮湿和粘性物料。 缺点：电动机及皮带寿命短，振幅不能太大。 （3）自定中心振动筛 (又称万能吊筛) 主轴旋转时，由偏心产生的离心力和飞轮配重产生的离心力互相平衡，对主轴O-O而言，位置不变，而筛框则绕轴线O-O作半径为r（偏心距）的圆周运动。 规格：宽长 振幅通过配重及偏心轴套来调节。 这和筛克服了惯性筛的缺点，被广泛运用。,惯性振动筛 自定

13、中心振动筛,四、筛分效率、筛分分析,（一）筛分效率 筛分效率是指实际得到的筛下产品重量与筛分给矿中小于筛孔尺寸粒级的重量之比的百分数。 E=（Q1）/（Qa）100% 式中:E筛分效率，%； Q原矿的重量； 筛下产品中小于筛孔尺寸的粒级含量，%； 原矿中小于筛孔尺寸的粒级含量，%。 Q1筛下产品的重量 筛上产品中残余的小于筛孔尺寸的百分含量。,设Q2为筛上产品的重量则 : Q1+Q2=Q Q1+Q2Q = Qa 所以：E=（-）/a（-）100% 当筛子正常时，=100% 即：E=100（-）/（100-）100% 生产中常用该式。,（二）筛分分析,确定物料中颗粒大小分布的规律的工作叫粒度分析

14、，方法有筛分分析、水力分析、显微镜分析。 筛分分析适用于大于0.074mm的物料粒度分析，小于0.074mm物料粒度分析常用水析法。 筛分分析常用标准套筛和非标准套筛两种。 （1）非标准套筛 （2）标准套筛：各筛子的筛孔尺寸有一定的比例。 套筛由基筛和筛比两个参数决定。 基筛是指作为基准的筛子。 基筛为200网目（或200目）。 网目（目）：指每英寸（相当于25.4mm）长度内所具有的筛孔数目。 3）筛比：指相邻两号筛子的筛孔尺寸之比。 筛比有两个：基本系列筛比为20.5=1.414 附加系列师比为20.25=1.189,五、磨矿分级,磨矿分级作业的目的是使用用矿物单体解离并达到特定选矿方法的

15、粒度要求。 （一）磨矿分级流程结构 磨矿机常与分级机组成闭路。 分级分为预先分级、检查分级和控制分级。 磨矿段数由要求磨矿产品的粒度确定。要求磨矿产品粒度-200目占60%以下时，宜采用一段磨矿，-200目占70%以上时，可采用两段磨矿。,一段闭路磨矿流程。 .常用一段闭路磨矿流程 B. 带预先分级的一段闭路流程 C带控制分级的一段闭路流程。,二段闭路流程 A两段全闭路磨矿流程 B两段一闭路磨矿流程,(二）磨矿机的循环负荷 返砂：在磨矿闭路循环中，从分级机返回磨矿机再磨的粗粒物粒。 循环负荷（返砂比）：返砂的重量与磨矿机原给矿的重量之比。,(三）磨矿过程的基本原理 （1）磨矿机粉碎矿石的作用

16、矿石在磨矿介质产生的冲击力和研磨力联合作用下得到粉碎 （2）磨矿介质的运动规律 A低速运转的泻落 冲击作用小，研磨作用大。 B正常转速运转的抛落 冲击作用大，研磨作用小。 C离心运转 失取磨矿作用 运动规律有四条 A离心力和重力作用下的规则循环运动。 B介质作弧线的向上运动和抛物力的向下运动 C各层介质上升高度不同 外高内低 D各层介质回转周期不同 内短外长,（3）临界转速 磨机最外层的磨矿介质开始“离心运转”时的筒体转速称为磨机的“临界转速”。 磨机临界转速 ，转/分； D磨机筒体的有效直径，米 生产中磨机的转速: （四）磨矿设备 选厂大多采用球磨机。 （1）球磨机 球磨机有格子型球磨机和溢

17、流型球磨机。,格子型磨机比同规格溢流型球磨机生产能力高20%30%。 格子球磨机较溢流型球磨机过粉碎少。 球磨机的规格用筒体的直径D长度L表示。 （2）自磨机 结构同球磨机，长径比大，D/L一般为3，能给大直径物料。 （五）分级 在介质中（水或空气）中，物料按其沉降速度的不同分成若干级别的作业，叫做分级作业。 分级设备一般为机械分级机和水力旋流器。 机械分级机常用螺旋分级机。 螺旋分级机分为高堰式，低堰式和沉没式三种。 低堰式用于洗矿 高堰式用于0.15mm以上的粗粒物料的分级 沉没式用0.15mm以下的细粒物料的分级。 螺旋分级机的规格以螺旋的直径来表示。 （2）水力旋流器,（六）磨矿分级作

18、业的技术指标 磨矿分级的主要技术指标有：磨矿细度、磨矿机的作业率，生产能力和分级效率。 1磨矿细度：用产品中-200目百分含量表示。 2磨矿机作业率： 3磨矿机生产率： （1）台时处理量 t/台时 （2）单位时间内每立方米容积处理量 t/m3时 （3）单位时间内每立方米容积所新生成的粒级表示。t/m3时 (4)分级效率：有分级量效率和分级质效率 分级的量效率 分级量效率是指分级作业的给料中所含的某一粒级，经过分级后进入溢流中的重量与给料中重量的百分比。 E= 与筛分效率相似。,第三章 选别作业,一、重选 （一）概述 重选法是根据矿物密度的不同及其在运动介质中具有不同的沉降速度来进行分选的方法。

19、 在一定的介质中，矿粒的粒度和比重俞大，沉降末速就愈居，粒度相同，比重大的沉降速度大。 影响重选的重要因素是矿粒的比重、粒度和形状。 重选的判据： 重矿粒密度 轻矿粒密度 介质密度,当判据值大于2.5时，用重选法极易选别 小于1.25时难选别 等降比：粒度较大的小比重矿粒与粒度较小的大比重矿粒沉降未速相同时，小比重矿粒的粒径与大比重矿粒的粒径之间的比值。,重选法可分为：水力或风力分级、洗矿、重介质选矿、跳汰选矿、溜槽选矿、摇床选矿。 重选处理物料粒度范围大，适于处理具有一定比重差的粗粒物料，处理细粒物料时分选效率低。广泛用于煤炭。稀有、贵金属的选矿。,（二）主要的重选方法和设备 1.跳汰选矿

20、介质运动方式：垂直运动 跳汰选矿通常用来选别16mm以下的粗粒矿石，在我国常用于选别钨、锡等矿石，其最大给矿粒度可达16mm，最小粒度为0.5mm。物料筛分后入选较好。,2.摇床选矿 摇床选矿是选别细粒物料应用最广泛的重选方法之一。 床面在纵向作往复不对称运动。 摇床分为矿砂摇床和矿泥摇床。 矿砂摇床选别20.2mm物料。 矿泥摇床选别0.2mm以下物料。 摇床主要用于选别钨、锡、钼、铬和其它稀有金属和贵金属矿石，选别1mm以下，特别是0.1mm以下的物料非常有效。 物料筛分后入选较好,3溜槽选矿 溜槽选矿是利用斜面水流的选矿方法。 溜槽根据作用在矿粒上的力的不同分为重力溜槽和离心溜槽，按选别

21、的粒级分为粗粒溜槽和细泥溜槽。 （1）离心选矿机（又称卧式离心留槽） 用于钨、锡矿泥的粗选设备。适宜处理的粒度为0.074mm0.01mm，特别能有效的回收0.0370.019mm的矿泥。 优点：回收粒度下限低，选别指标高。 缺点：间断作业，机构复杂。 （2）螺旋选矿机（又称螺旋溜槽） 用于处理铁矿石、锡石、钽铌矿等。选别粒度一般为2.00.07mm。,（4）重介质选矿 重介质选矿是在比重较大的介质中使矿粒按比重分选的一种选矿方法。 重介质的比重介于轻矿粒与重矿粒比重之间。,重介质选矿的精确性高、能选别比重差小的矿石。 适用于有用矿物呈较粗或细粒集合体嵌布的矿石，在金属选矿厂中常作为一种预先选

22、别作业，与其它选矿方法联合使用。 重介质有重液和重悬浮液两种。 选矿生产中常用重悬浮液。 重悬浮液物料应具有来源矿，价格便宜，无毒，容易回收的特点。 重介质振动留槽 重介质振动溜槽用于赤铁矿、锰矿等黑色金属矿石的选别，也可用于有色金属矿石的选别。,二、浮选法,（一）基本原理 浮选法是利用矿物表面的物理化学性质（润湿性）的不同来分选矿物的选矿方法。 1）浮选过程 A矿石细磨，达单体解离。 B调整矿浆浓度，达到浮选要求。 C浮选矿浆加药处理。 D充气浮选及矿化泡沫的分离。 浮选适用范围广，绝大多数的矿石都可用浮选处理，有色金属90%可用浮选选别。 优点：分选效率高，可处理低品位、细粒嵌布、成份复杂

23、的矿石。 缺点：成本高，有时由于使用药剂会带来污染。,2）矿物表面润湿性 （1）润湿现象 润湿性强，亲水性强，可浮性差 润湿性差，疏水性强，可浮性好。,（2）接触角 润湿性强，亲水性强、接触角小，可浮性差，难浮。 润湿性差，疏水性强，接触角大，可浮性好，易浮。 （3）矿粒与气泡的附着 （二）浮选药剂 浮选药剂在浮选过程中能够调节矿物表面性质，提高浮选速度和选择性。根据其用途可分为三大类：捕收剂，起泡剂和调整剂。,（1）捕收剂： 捕收剂的作用是选择性地固着在某些矿物表面上，增强表面的疏水性，使矿物容易附着于气泡而上浮。 大多数捕收剂是异极性的，它们的分子由极性基和非极性基两部分组成，极性基选择性

24、的吸附于矿物，而非极性基疏水。 常用的捕收剂有：黄药、黑药、煤油等。,（2）起泡剂 泡沫是矿粒上浮的媒介。 泡沫是空气在液体中分散的许多气泡的集合体。 对气泡质量的要求： 气泡不应过大或过小； 泡沫具有适当的稳定性。 使用最广泛的起泡剂是二号浮选油（2#油），常用的起泡剂还有：桉树油、樟脑油、甲酚酸、重吡啶等。,（3）调整剂 在浮选过程中，常使用调整剂以改变矿物表面的性质和改变浮选的条件。 根据性质分为抑制剂、活化剂和介质调整剂三类。 抑制剂 降低矿物可浮性的一种药剂。 常用的有：水玻璃、石灰、硫化钠等； 活化剂 加强矿物与捕收剂的作用而使矿物上浮。 常用的活化剂有：硫酸铜、硫化钠等。 介质调

25、整剂 用石灰或苏打调节酸度。,三、磁选法,磁选是利用各种矿物的磁性差别。在不均匀磁场中实现分选的一种选矿方法。 广泛用于黑色金属矿石的选别，有色和稀有金属矿石精选。 （一）磁选的基本原理 1）磁选过程 f磁f机 磁选的必要条件是：磁性矿粒所受磁力必须大于与它方向相反的机械力的合力。,2）磁选机的磁场 矿粒在磁场中所受的力： f磁=uxHgradH 均匀磁场gradH=0 非均匀磁砀gradH0,（二）矿物磁性 1）矿物的磁性分类 矿物磁性是矿物磁选的依据。 物理学中常把物质划分成：顺磁性、须磁性、铁磁性（亚铁磁性、反铁磁性）三大类。 磁选中，按比磁化系数不同，可将矿物分为四类： （1）强磁性矿

26、物：比磁化系数大于300010-8m3/kg。磁铁矿、磁黄铁矿 （2）中磁性矿物：比磁化系数（5003000）10-8m3/kg。 （3）弱磁性矿物：比磁化系数（15500）10-8m3/kg。 （4）非磁性矿物：比磁化系数小于1510-8m3/kg。,2）强磁性矿物的磁性特点： （1）磁化强度和磁化系数大，存在磁饱含现象。 （2）磁化强度及磁化系数与外磁场之间具有曲线关系。 （3）有磁畴、剩磁及矫顽磁力。 （4）磁性与外磁场有关，还与粒度、形状、氧化程度有关。 3）弱磁性矿物的磁性特点 磁化强度及比磁化系数与外磁场成正比。 （四）磁选设备 半逆流圆筒或磁选机用于选别强磁性矿物。 弱磁选机用于

27、选强磁性矿物。 强磁选机用物选弱磁性矿物。 先用弱磁机选强磁性矿物，再用强磁选机选弱磁性矿物。,四、化学选矿,化学选矿法是利用化学作用将矿石中有用成分提取出来的方法。 （一）焙烧法 在矿石中加入某种试剂并加温使其发生化学反应，生成用别的选矿方法容易处理的物质的过程。 （二）浸出法 浸出法分细菌浸出和药剂浸出。 （1）细菌浸出是指利用铁硫杆菌和硫酸高铁溶液浸出度石、 矿贫矿、采空区和矿坑里的铜铀等有价元素的工艺过程。 （2）药剂浸出是使用化学药剂（酸、碱、盐等）将矿石中的金属成份溶解出来的工艺过程。常用于难选矿石或用以提取精矿中的金属成分。,酸浸，常用硫酸，用于处理含酸性岩脉石的氧化铜矿。 氨浸，用于处理含基性岩脉石较多的氧化铜。氨浸法分为常压直接氨浸、还原氨浸、加压氧化氨浸等。 氰化法 氰化法是利用金、银能在氰化物溶液中溶解的化学反应来回收矿石中金银的方法。 浸金药剂： 氰化时必须加保护碱。 氰化浸出适用于品位低、矿石疏松多孔、矿石内基本不含有害于氰化浸出的物质（如Cu、As、Sb、C等）的矿石。 （三）溶剂萃取 溶剂萃取是利用不相混溶的两个液相，使物质由一个液相转移到另一液相的物理化学过程。它是稀有金属提取工艺中应用很广泛的一种方法。 （四）离子交换法,第四章 精尾矿脱水与处理,一、概述 从选矿产品中去除水分的过程叫脱