第二章破碎筛分与破碎分级.doc

破碎与筛分破碎作业按破碎产物的粒度不同分为粗碎,中碎,细碎,粉碎. 破碎作业按其在选矿(煤)工艺中的作用不同可分为准备破碎，最终破碎。破碎基本理论破碎理论是研究矿石在破碎过程中能量消耗与哪些因素有关，并确定外力破碎矿石时所做的功的学说，也叫破碎的功耗学说。 虽然人类使用破碎工具已有上千年的历史，但是，提出破碎理论还是 19 世纪的事情。在选矿厂中， 40-60的动力消耗是在破碎和磨碎作业中，这必然引起人们的关注。 物料块破碎是沿最脆弱的断面裂开的。这些脆弱断面在物料块被破碎后就不存在了，所以在物料破碎过程中，脆弱点和脆弱面逐渐消失。 随着物料粒度的减小，物料变得越来越坚固。因而，破碎较小的物料时，消耗的能量就较多。破碎物料块所消耗的功，一部分使被破碎的物料变形，并以热的形式散失于周围空间；另一部分则用于形成新表面，变成固体的自由表面能。1 面积假说破碎理论的面积假说是由德国学者P.R.雷廷格(P.R.Rittinger)于1867年提出的，这是最早的系统的破碎理论。事实上，物料表面上的质点与其内部的质点不同，物料表面相邻的质点不能使其平衡，故物料表面存在着不饱和能。 破碎过程使物料增加新的表面，为此雷廷格认为：物料破碎时，外力做的功用于产生新表面，即破碎功耗与破碎过程中物料新生成表面的面积成正比，或内力的单元功dA1与物料的破断面的面积增量 dS成正比。即： dA1=K1dS 式中K1一比例系数.2 体积假说破碎的体积假说是由俄国学者吉尔皮切夫与德国学者基克各自独立提出的。 体积假说认为：将几何形状相似的同类物料破碎成几何形状也相似的产品时，其破碎功耗与被破碎物料块的体积或质量成正比，或内力的单元功 dA2与破碎物料块的变形体积的微量 dV 成正比。根据体积假说，破碎功只与破碎比的体积假说与虎克定律有关。 3 裂缝假说裂缝假说是由 F.C.榜德( F.C.Bond )在整理了破碎与磨碎的经验资料后，于 1952 年提出的介于面积假说和体积假说之间的一种破碎理论。裂缝假说认为破碎矿石时，外力首先使物料块产生变形，外力超过强度极限以后，物料块就产生裂缝而破碎成许多小块。榜德提出的个计算破碎功耗的公式为： 式中 W将单位质量物料从粒度为 F 破碎到粒度为P时所用能量； F80的入料所能通过的方形筛孔宽； P80 的排料所能通过的方形筛孔宽；Wi 功指数。 Wi是理论上不限定的粒度破碎到 80可以通过100m 筛孔宽( 或 65可以通过 200网目筛孔宽)时所需的功，它在一定程度上表示物料粉碎的难易程度，即可碎性或可磨性。4 破碎理论的评述 以上所介绍的三种破碎理论都有局限性和误差。 导出的公式还不能完全用于定量计算，因为在计算破碎功的绝对值时，比例系数为未知数。这些公式只能用于破碎和磨碎过程的定性研究。要准确地选择破碎机和磨矿机的电动机功率，必须在理论计算的基础上广泛地利用实验资料。三种假说都从某个角度解释了破碎的某一阶段。 面积假说只注意了新生表面积所需要的能量，而忽视了物料破碎前先出现变形和实际中物料又是非均质的。积假说只考虑了破碎时的变形能，没有考虑到新生表面积的增加，同样具有片面性。裂缝假说是介于面积假说与体积假说之间，提出破碎功耗与方形筛孔D1/2成正比，但没有充足的理论根据，而且由于它是根据实际资料整理出的经验公式，所以具有一定的适用范围。根据试验研究证实： 粗碎时新生表面积不多，体积假说较为准确，裂缝假说结果不可靠；细碎时(破碎到 10m 以下时)裂缝假说求得的数据过小，此时新生表面积增加，表面能是主要的，面积假说较为准确；在粗碎与细碎之间的广泛范围内，裂缝假说比较适用，因为榜德的经验公式是根据一般破碎设备得出结论，所以在中等破碎比情况下与它大致相符。各假说在适合各自的粒度范围内与实际情况的误差不大，因而在应用时，应正确加以选择。其中，裂缝假说较有实际意义与应用价值。因为面积假说及体积假说公式中的 K1与 K2分别表示单位表面积与单位体积变形所需的分离与变形功，这在目前无法确定，故这两个公式的应用受到限制，只能在矿石性质相同的情况下消去比例系数而作一些相对计算分析，定性地说明一些问题。裂缝假说使用的是破碎的净功耗，公式中的各项均是可测定的，故具有广泛的实用价值。榜德公式可应用于以下几个方面： 计算破碎、磨碎功耗。在测出功指数Wi 的情况下，可以计算各种粒度范围内的破碎磨碎功耗。 选择破碎或磨碎机械。测出矿石的功指数Wi，可以计算设计条件下的需用功率，从需用功率的容量上选择破碎或磨碎机械。 比较不同破碎设备的工作效率。如：两台破碎机消耗的功率相同，但产品粒度不同，分别计算出其操作功指数，就可以看出哪一台破碎机的效率高。总的来说，破碎过程是复杂的，三个假说均有许多因素未加考虑，因此，即使在各自适用的范围内，其结果也只是近似的，还须用实际资料加以校核。破碎机可按工作原理和结构特征划分为：颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机和冲击式破碎机颚式破碎机一般分为复摆和简摆两种，主要用于粗、中碎。近年来，又出现用于细碎的复摆颚式破碎机和破碎高强度、高硬度微碳铬铁强力破碎机。颚式破碎机主要问题是颚板寿命低。因此，要研制专用材料，为改善启动过程，避免过载损坏，还要在大型机上采用了液力偶合器，改善设备性能。鄂式破碎机结构简单、不易堵矿、工作可靠、易于制造、维护方便，至今仍广泛应用主要用于中硬以上矿石的粗碎和中碎。与旋回破碎机相比，其缺点是生产率低、破碎比、产品粒度不均。使用时，一般啮角为 18 20 。在保证产品粒度的要求下，适当增大排矿口，可提高生产率。适宜的偏心轴转速，应保证破碎产物从容排出，且又有较高的生产能力和较低的电耗。 锤式破碎机经高速转动的锤体与物料碰撞面破碎物料，它具有结构简单，破碎比大，生产效率高等特点，可作干、湿两种形式破碎，适用于矿山、水泥、煤炭、冶金、建材、公路、燃化等部门对中等硬度及脆性物料进行细碎。 该设备可根据用户要求调整蓖条间隙，改变出料粒度，以满足不同用户的不同需求。反击式破碎机 使用范围： 反击式破碎机能处理边长不超过 500mm 、抗压强度不超过 350MPa 的各种粗、中、细物料（花岗岩、石灰石、混凝土等），广泛用于水电、高速公路、人工砂石料、破碎等行业。性能特点： 反击式破碎机结构独特、无键连接、高铬板锤、独特的反击衬板；硬岩破碎、高效节能；产品形状呈立方体，排料粒度大小可调，简化破碎流程。 工作原理： 反击式破碎机工作时，在电动机的带动下，转子高速旋转，物料进入后，与转子上的板锤撞击破碎，然后又被反击到衬板上再次破碎，最后从出料口抛出。 旋回破碎机旋回破碎机工作平稳、生产率高、易于启动、破碎比大、产品粒度均匀，同时可以挤满给矿，辅助设备少。它广泛用于粗碎、中碎各种硬度的矿石。其缺点是构造复杂、机身较高、基建费贵。中细碎圆锥破碎机( 1 ）中、细碎圆锥破碎机的活动圆锥和固定圆锥都是正立的截头圆锥，圆锥形状缓倾，破碎腔中存在一个平行区，适应了控制排矿粒度均匀的要求。而旋回破碎机的圆锥形状是急倾斜的，活动圆锥正立，固定圆锥倒立。 ( 2 ）中、细碎圆锥破碎机的活动圆锥支承在球面轴承上。而旋回破碎机的活动圆锥则悬挂在机体上部的横梁上。( 3 ）中、细碎圆锥破碎机的机架由上、下两部分组成，其间用螺栓联接，在螺栓上套有弹簧，借助附有手柄的校杆和铰链，可使固定圆锥上升或下降，从而调节排矿口的大小。而旋回破碎机则利用主轴上端螺帽，调整悬挂活动圆锥上下，从而调节排矿口的大小。( 4 ）中、细碎圆锥破碎机有弹簧保险装置，可靠性大。当破碎腔中进人非破碎物时，支承在弹簧上面的固定圆锥（调整环）和上部机架（支承环）同时向上抬起，使弹簧压缩，排矿口增大，从而使非破碎物从排矿口排出，避免机器的损坏。然后，支承环和调整环借助弹簧的弹力，恢复原位。·中碎和细碎圆锥破碎机的结构基本类似，只是标准型给矿口大，平行区短；短头型给矿口小，平行区长；中型则居中。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 = 4 5 ）、产品粒度均匀。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。2 筛 分1筛分是利用筛子（单层或多层）将粒度范围较宽的混合物料按粒度分成若干个不同级别的过程。 它主要与物料的粒度或体积有关，比重和形状的影响很小。·筛分时，通过筛孔的物料称为筛下产品；留在筛上的物料，称为筛上产品。例如，筛孔尺寸为 15 毫米，筛上产品用+ 15 毫米表示；筛下产品用- 15 毫米表示。 若用 n 层筛面筛分物料，可得到n+ 1 种产品。·破碎前进行的筛分，称为预先筛分。其任务为预先分出合格粒度产品，使它不再进人破碎机，以避免矿石的过粉碎和提高破碎机的生产率。·对破碎作业产物进行的筛分，称为检查筛分。其目的为控制破碎产品以符合粒度要求。筛分过程碎散物料的筛分过程，可以看做由两个阶段组成： 一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面，简称穿层或分层；二是细颗粒透过筛孔成为筛下物，简称透筛，同时粗颗粒也排出筛面成为筛上物。为此，物料和筛面之间必须存在相对运动，使粗粒层经常处于松散状态，便于细颗粒穿过粗颗粒之间的空隙，促使细颗粒透筛。同时对筛面上的物料层必须有一定的输送能力。筛分过程本是一个由颗粒群体参与的错综复杂过程，但是为了便于分析问题，经常以单个颗粒为研究对象来分析其透筛过程。筛分机械的类型及其主要特点筛分机械俗称筛子。筛子的种类繁多，一般按筛面的结构形式和运动形式，将其分为以下几种类型。1固定筛2滚筒筛3振动筛4其他筛分机振动筛 适宜采石场筛分砂石料，也可供选煤、选矿、建材、电力及化工等行业作产品分级用。工作特点: 采用块偏心作为激振力，激振力强。 筛子横梁与筛箱采用高强度螺栓，结构简单，维修方便快捷； 采用轮胎联轴器，柔性连接，运转平稳； 采用小振幅，高频率，大倾角结构，使该机筛分效率高。筛分效率筛分效率筛分作业中，常以生产能力和筛分效率来衡量其工作的好坏：前者是数量指标，后者是质量指标。所谓筛分效率，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，用百分数表示或小数表示。筛分分析确定物料中颗粒大小分布规律的工作叫粒度分析。 根据物料粗细的不同，有筛分分析、水力分析、显微镜分析等各种方法。筛分分析是为确定粒度范围较宽物料群粒度和粒度组成所做的物料筛分。通常是采取物料的代表性试样，在一套筛孔遂渐缩小的筛子（即套筛）中进行，以测得物料中不同粒度级别的重量分布。筛分分析是选矿生产过程中最简便和常用的检查方法之一，广泛用于测定0.04100mm 散粒的粒度组成，更大粒度的物料也可编制更大筛孔的筛子。但对于小粒度的物料，一是制作相应筛孔的筛子较困难，二是很难筛得充分。一般干筛的分级粒度最小至0.1mm。0.04100mm 物料须用湿筛。筛分分析法的特点是设备简单，易于操作，但筛析结果受颗粒形状和筛分时间的影响较大。水力沉降分析法此法是利用水力分析装置，根据不同粒度的颗粒在水介质中沉降速度不同而分成若于粒级。该法适用于测定 l75 m 细粒物料的粒度组成，其特点是不像筛分分析法那样严格按颗粒几何尺寸分级，而是按沉降速度分级。因水力沉降过程受颗粒密度和形状的影响，密度大的小颗粒与密度小的大颗粒有可能进入同一个粒级。显微镜分析法此法是利用显微镜观察微细颗粒的大小和形状，适用于 0.1-50m的物料，可检查分选产品或校正水力沉降分析结果，也可研究矿石的结构。其主要特点是直观。 在选煤生产和选煤研究中，应用最广泛的是筛分分析法。磨矿 磨矿作业是矿石破碎过程的继续，是分选前准备作业的重要组成部分。磨矿作业不仅于选矿工业，而且在建筑、化学和电力等工业部门中亦广泛应用。 除处理某些砂矿以外的所有选矿厂，几乎都有磨矿作业。在选矿工业中，当有用矿物在矿石中呈细粒嵌布时，为了能把脉石从矿石中除去，并把各种有用矿物相互分开，必须将矿石磨细至0.1-0.3 mm ，甚至有时磨至 0.05-0.074 mm 以下。 磨矿细度与选矿指标有着密切的关系。在一定程度上，有用矿物的回收率随着磨矿细度的减小而增加。因此，适当减小矿石的磨碎细度能提高有用矿物的回收率和产量。磨矿所消耗的动力占选矿厂动力总消耗的 30以上。因此，磨矿作业在选矿工艺流程中占有很重要的地位。它通常在磨矿机中进行，磨机内装有磨矿介质。若介质为钢球，则叫球磨机；介质为钢棒者叫棒磨机；介质为砾石者叫砾磨机。若以自身矿石作介质者，就叫矿石自磨机；矿石自磨机中再加入适量钢球，就构成所谓半自磨机。磨机的规格，都以筒体直径 x 长度表示。磨矿作业以湿式磨矿为主，而且一般与机械分级机组成闭路循环；但对于缺水地区和某些忌水工艺过程（如水泥厂、石棉厂生产过程或某些干法选矿过程），也有采用干式磨矿的。磨矿过程的基本原理1矿机粉碎矿石的作用 磨机以一定转速旋转时，处在筒体内的磨矿介质由于旋转时产生离心力，致使它与筒体之间产生一定摩擦力。摩擦力使磨矿介质随筒体旋转，并到达一定高度。当其自身重力（实际是重力的向心分力）大于离心力时，就脱离筒体抛射下落，从而击碎矿石。 同时，在磨机运转过程中，磨矿介质还有滑动现象，对矿石也产生研磨作用。所以，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磨矿介质在筒体内的运动规律 磨矿介质提升的高度与抛落的运动轨迹，主要决定于磨机的转速和磨矿介质的装填量。分级机工作原理 分级机是借助于固体粒大小不同，比重不同，因而在液体中的沉降速度不同的原理，细矿粒浮游在水中成溢流出，粗矿粒沉于槽底。由螺旋推向上部排出，来进行机械分级的一种分级设备，能把磨机内磨出的料粉通过过滤，然后把粗料利用螺旋片旋入磨机进料口，把过滤出的细料从溢流管子排出。 该机底座采用槽钢，机体采用钢板焊接而成。螺旋轴的入水头、轴头、采用生铁套，耐磨耐用，提升装置分电动和手动两种。分级机分类： 高堰式单螺旋和双螺旋、沉没式单螺旋和双螺旋四种分级机，气流分级机即自分流式气流分级机。 重 力 选 矿概述不同粒度和密度矿粒组成的物料在流动介质中运动时，由于它们性质的差异和介质流动方式的不同，其运动状态也不同。在真空中不同性质的物体具有相同的沉降速度;在分选介质，如水、空气、重液（密度大于水的液体或高密度盐类的水溶液）、悬浮液（固体微粒与水的混合物）、空气重介质（固体微粒与空气的混合物）中，由于它们受到不同的介质阻力，力，才形成运动状态的差异。重力选矿 就是根据矿粒间密度的差异，因而在运动介质中所受重力、流体动力和其它机械力的不同，从而实现按密度分选矿粒群的过程。 粒度和形状亦影响按密度分选的精确性。重选适用于密度差异较大的不同物料颗粒间的分离。 利用重选方法对物料进行分选的难程度可简易地用待分离物料的密度差判定，即式中： E 为重选可选性判断准则； 1为轻物料的密度；2为重物料的密度；为介质的密度。 一般认为，当 E > 2 . 5 时，属极易选； 2 . 5 > E > 1 . 75 时，易选；1 . 75 > E > 1 . 5 时，可选，1 . 5 > E > 1 . 25 时，难选； E < 1 . 25 时，极难选。重选的优势在于能够低成本地处理各种粒度的矿石，处理粗粒（大于 25mm ）、中粒（ 25- 2 mm）及细粒（ 2 - 0 . 075 mm）矿石的设备，其处理能力大、能耗少而且造价一般较低，故在可能条件下均乐于采用。处理微细粒级（小于 0 . 075mm ）的重选设备处理能力低，分选效果差，但在其他选矿方法难以奏效时，重选仍是可用的方法。各种重选过程的共同特点是：(1 ) 矿粒间必须存在密度的差异；(2) 分选过程在运动介质中进行；(3) 在重力、流体动力及其机械力的综合作用下，矿粒群松散并按密度分层；(4) 分层好的物料，在运动介质的运搬下达到分离，并获得不同的最终产品。重力选矿的目的，主要是按密度来分选矿粒。 因此，在分选过程中，应该想方设法创造条件，降低矿粒的粒度和形状对分选结果的影响，以便使矿粒间的密度差别在分选过程中能起主导作用。根据介质运动形式和作业目的的不同，重力选矿可分为如下几种工艺方法：水力分级、重介质选矿、跳汰选矿、摇床选矿、溜槽选矿、洗矿。其中洗矿和分级是按密度分离的作业，其它则均属于按密度分选的作业。在选矿生产中重选的应用大致有如下几方面： 进行矿石的预选。在粗、中粒以至细粒条件下提早选出部分最终尾矿，以减少细磨深选的矿量，降低生产费用； 分选含高密度矿物的矿石。如黑钨矿、锡石、稀有金属、贵重金属、铁锰矿石等；同时也是分选低密度矿物。如煤的主要方法； 与其他选矿方法如浮选、磁选组成联合流程，进行粗、细粒分选或综合回收有用成分； 作为其他选矿工艺的补充作业，回收伴生的重矿物或对主要成分进行补充回收。重力选矿的应用范围目前还在继续扩大，在工业废渣处理、环境工程中也有它的用场。重力选矿是当今最通用的几种选矿方法之一，尤其广泛地用于处理密度差较大的物料。 在我国它是煤炭分选的最主要方法，也是选别金、钨、锡矿石的传统方法。 在处理稀有金属（钍、钛、锆、铌、钽等）矿物的矿石中应用也很普遍。重力选矿法也被用来选别铁、锰矿石；同时也用于处理某些非金属矿石，如石棉、金刚石、高岭土等。对于那些主要以浮选处理的有色金属（铜、铅、锌等）矿石，也可用重力选矿法进行预先选别，除去粗粒脉石或围岩，使其达到初步富集。 重力选矿法还广泛应用于脱水、分级、浓缩、集尘等作业。 而这些工艺环节几乎是所有选矿厂和选煤厂所不可缺少的。第二节       重力选矿的任务和方法 ）重力选矿的依据 重力选矿方法的主要依据，是品位或灰分不同的物料，在密度上的差别。对于细粒及微细粒级的物料，按粒度分级依据粒度不同的颗粒，在介质中沉降速度的差异。）对重选设备的要求重选过程是在运动过程中逐步完成分离的。重力设备，应具有使性质不同的矿粒，有不同的运动状况（运动的方向、速度、加速度及运动轨迹等）。）重选的介质重选过程是在介质中进行的。介质密度高，性质不同矿粒在运动状态上的差别就大，因而分选效果也就更加好。 重力选矿过程中所用的介质有：空气、水、重液（密度大于水的液体或高密度盐类的水溶液）及悬浮液（固体微粒与水的混合物），也可用固体微粒与空气的混合物，即空气重介质。）重选过程颗粒受力 物体不仅受重力的作用，而且还承受介质作用于物体上的浮力及介质对运动物体的阻力。）重选过程密度差起主要作用重力选矿程中，应降低矿粒的粒度和形状对分选结果的影响，以便使矿粒间的密度差别在分选过程中，能起主导作用。）重选中的介质流连续上升、间断上升、间断下降、上下交变、倾斜流、旋转流。常见的重选方法有重介质选矿、跳汰选矿、摇床分选、溜槽分选等。 第 4节 水 力 分 级概述1 水力分级 水力分级是根据矿粒在运动介质中沉降速度的不同，将粒度级别较宽的矿粒群，分成若干窄粒度级别产物的过程。2 水力分级与筛分比较水力分级和筛分的性质相同。筛分比较严格地按几何尺寸分开，筛分产物具有严格的粒度界限。3 水力分级则是按沉降速度差分开。4 矿粒的形状、密度以及沉降条件对按粒度分级均有影响，因而分级不是严格按粒级进行的，具有较宽的粒度范围。在回转流中，颗粒根据径向速度差分离。介质的向心运动速度是决定分级粒度的基本因素。6 水力分级在选矿中的应用 1）与磨矿作业构成闭路作业，及时分出合格粒度产物，以减少过磨。 2）在某些重选作业(如摇床选、溜槽选等)之前，作为准备作业，对原料进行分级，分级后的产物，分别给入不同设备或在不同操作条件下进行分选。此时分级产物的粒度特性将有助于进行离析分层。3）对原矿或选后产物进行脱泥或脱水。4）在实验室内，测定微细物料的粒度组成。5.2 水力分析水力分析(简称水析)是借测定颗粒的沉降速度间接测量颗粒粒度组成的方法。 范围：常用于小于0·lmm物料的粒度组成测定。 常用水析法有三种:重力沉降法、上升水流法和离心沉降法。测定条件：自由沉降，悬浮液的固体容积浓度小于3%。5.3 水力分级设备 水力分级设备都是利用矿粒在水介质中沉降速度的不同，在重力场或离心力场中完成分级过程的。在选煤厂中水力分级主要用在煤泥水的处理过程，包括沉淀、浓缩、脱水，属于选煤工艺过程中的辅助作业。在金属选矿厂中，水力分级是用于对人选原料进行分级，以获得几个窄级别物料，分别给入重选设备中进行分级选矿，或用于重选厂原矿准备。 第6节 重介质分选 重力分选过程是在一定的介质中进行的，若所使用的分选介质密度大于水的密度（ 10 00 kg / m3 ) ，则称为重介质。物料在这种介质中进行选择性选别即重介质分选。重介质有重液和重悬浮液两类，通常所选用的重介质密度介于矿石中轻矿物与重矿物密度之间，即:1 2 因而在这样的介质中，轻矿物上浮，重矿物下沉，实现选别的目的。由于重液的价格昂贵且常有毒，生产中几乎没有应用。由于重液的价格昂贵且常有毒，生产中几乎没有应用。工业上应用的重介质都是重悬浮液。重悬浮液是由细粉碎的高密度固体颗粒与水构成的悬浮体。高密度固体颗粒起着增加介质密度的作用，称为加重质。悬浮液是一种两相体系，其密度与均质液体有所不同。悬浮液的密度等于加重质（固体颗粒）和分散相（液体）密度的加权平均值. 加重质有：硅铁、磁铁矿、砷黄铁矿、黄铁矿等。不论它们的粒度和形状如何，大密度矿粒都下沉，集中于分选机底部；小密度矿粒则浮起，集中于分选机上部。分别排出，获得重产物（精矿）和轻产物（尾矿）。重介质选矿较严格地按密度分选，精确度较高，入选物料粒度范围宽，处理能力大。甚至它可分选密度差小于 0.11-0 . 05 毫米的物料。粒度微细、形状极不规则的矿粒，沉降速度小，分离过程缓慢。甚至导致介质粘度骤增，破坏分选过程。所以，入选前应筛去细泥。入选粒度上限由设备条件和矿石嵌布特性决定，金属矿选矿一般为 30 - 70 毫米，选煤为 150 -200 毫米。入选粒度下限一般为 2 - 3 毫米，用重介旋流器时，可降至 0 . 5 毫米。重介质选矿常用于选别黑色金属（铁、锰）、有色金属（铅、锌）、稀有金属（钨、锡）矿石和煤。它作为预选，代替手选可降低劳动强度，提高劳动生产率。作为粗选，可提高主厂房的生产能力，降低选矿成本。它可剔除脉石，恢复矿石地质品位，使得高效采矿方法的使用成为可能。第7节 洗矿 洗矿是处理与黏土胶结在一起或含泥量大的矿石的一种工艺方法。它包括碎散和分离两项作业，大都在同一洗矿设备（如洗矿筛）中完成，也可在不同设备上分别完成。洗矿多是设在选别前作为预处理作业使用。在处理砂锡矿时，利用洗矿方法分离出粗粒的不含矿废石，所得细粒级再经脱泥入选，可以减少处理矿量。手选或光电分选为便于识别，亦常常需要洗矿。某些含泥多的矿石经洗矿后可避免在操作中堵塞破碎机、筛分机及矿仓等，保证流程畅通。有些矿石的原生矿泥和矿块在可选性上（如可浮性、磁性等）有很大差别，用洗矿方法将泥砂分开，分别进行处理，可以获得更好的选别指标。这种情况下，洗矿虽然仍是一项辅助作业，但对整个生产过程却有重大影响。某些坡积或残坡积氧化严重的氧化锰矿石、褐铁矿石、铝土矿物，在胶结物中含有用矿物很少，在洗矿之后作为最终尾矿丢弃，所得块状矿石品位高，即可作为最终产品应用。这时的洗矿便成为独立的选别作业。矿石的可洗性与粘土塑性、含水量、膨胀性、渗透性以及矿石粘土与颗粒数量之比有关。粘土塑性愈小，膨胀和渗透性愈强，则矿石愈易洗，矿石中块状物料含量愈多，在洗矿中产生冲击搅拌作用将愈大，亦能加速过程的进行。第8节 风力分选 风力分选是在空气介质中分选，其基本方式为：将原料给到倾斜安装的固定的或可动的多孔表面上，借助间断或连续给入的上升气流推动粒群悬浮，并促其按密度差分层。根据给入气流的方式和设备运动方向的不同，风力分选照样有跳汰、摇床和溜槽等工艺之分，但选别过程则与在水介质中的分选有很大不同。矿粒在分选表面上被气流吹动呈“沸腾”状态，颗粒间的距离较大，位于同一层次的颗粒粒度之比接近或略大于自由沉降等降比。但在空气中的自由沉降等降比则由比在水中小得多。二、溜槽选矿的基本原理 矿粒在矿砂溜槽中的松散分层，主要是由于斜面水流脉动作用所产生的上举力引起。其实质可理解为矿粒在垂直上升流中的沉降。由于不同密度和粒度的矿粒沉降速度不同，分层结果是密度大的粗粒位于最底层，密度小的细粒位于最上层，而密度大的细粒和密度小的粗粒居于中间。按密度和粒度分好层的矿粒的分离，主要利用了不同密度和粒度的矿粒在斜面水流中移动速度不同的性质。矿粒的移动速度，遵循如下规律：由于水流在溜槽中沿槽深的速度分布是上层大，下层小。 因此，已按密度分好层的矿粒将受不同的水流冲力和摩擦力的作用。处于底层的大密度矿粒，受到较小水流冲力及较大的摩擦力，沿槽底的移动速度缓慢或不能移动；处于上层的小密度矿粒，则受到较大的水流冲力和较小的摩擦力，因此移动速度较快。 对于粗粒物料，由于它受到的水流冲力较细粒大得多，故移动速度比细粒大。流态不同，支持矿粒悬浮的垂向力不同。由于液流中存在固体颗粒，液流将因带动矿粒运动而消耗能量，因此会对液流起到抑制紊动甚至消除紊动的作用。对于矿泥溜槽，除了离心选矿机流膜的流态为弱紊流外，其余均为层流。 英国学者拜格诺研究发现，层流流态时，当颗粒在液流中连续受到剪切后，垂直于剪切方向将产生一种分散压力。这种上举力能与矿粒的重力相抗衡，从而促使矿粒悬浮，床层松散。同时，细粒子靠其自身重力作用，会钻过床层孔隙向下运动，使细粒位于粗粒的下层，这种现象称为析离因此，对多数矿泥溜槽而言，使床层松散和析离分层主要是由于层间剪切产生的垂向分散压力（或称拜格诺力）引起的。对带有弱紊流流态的矿泥溜槽，紊流脉动产生的上举力，也是使珠层松散分层的原因。四、螺旋选矿将一个窄的溜槽绕垂直轴线弯曲成螺旋状，便构成螺旋选矿机或螺旋溜槽。它与螺旋选矿机不同之处是具有较宽和较平缓的槽底，因而适于处理更细粒级的原料。矿浆在这两种设备上回转流动所具有的惯性离心加速度同重力加速度相比大约在同一数量级内，均是影响选别的重要因素。我国近年来已研制回转运动的螺旋溜槽，对某些矿石选别效果较好。（一）螺旋选矿机的分选原理螺旋选矿机内，物料之所以得到分选，主要是由于受水流特性的影响。液流的流动特性。液流自上端进入槽体，沿螺旋槽向下作回转运动称为主流或纵向流。与此同时，液流又在横向作环流运动称为副流或横向环流。该两种运动的合成即为螺旋流。从槽的内侧至外侧，它的流膜厚度逐渐增大，流速也逐渐加大，液流由层液逐变为紊流。液流的厚度和流速主要决于螺旋槽断面形状。当横向倾角和螺距一定时，增大流量，湿周向外扩展，使流膜厚度增大，流速亦加大即紊动度增大，但是对内缘流动特性影响不大。该流动特性使螺旋选矿机能够在矿浆体积有较大变化时，对分选效果影响不大。（二）影响螺旋选矿机工作的因素影响选别的因素 包括结构因素和操作因素。前者有螺旋直径、槽的横断面形状、螺距和螺旋圈数等；后者有给矿体积、给矿浓度、冲洗水量以及矿石性质等。第二节、摇床选矿 摇床选矿法是分选细粒物料时应用最为广泛的一种选矿法。由于在床面上分选介质流流层很薄，故摇床属于流膜选矿类的设备。它是由早期的固定式和可动式溜槽发展而来。摇床选矿的基本过程 由给水槽给入的冲洗水，铺满横向倾斜的床面，并形成均匀的斜面薄层水流。当矿浆给入往复摇动的床面（其上复有格条或刻槽）时，矿粒在重力、水流冲力、床面摇动产生的惯性力，以及摩擦力等综合作用下，按密度松散分层。 同时，不同密度（或粒度）的矿粒以不同的速度，沿床面纵向和横向运动。因此它们的合速度偏离摇动方向的角度亦不同。最终，不同密度的矿粒在床面上呈扇形分布，从而达到分离。根据分选介质的不同，有水力摇床和风力摇床两种，但应用最普遍是水力摇床。摇床主要用于处理钨、锡、有色金属和稀有金属矿石。多层摇床和离心摇床用以分选煤炭和黑色金属矿石，在金属选矿中，摇床常作为精选设备与离心选矿机、圆锥选矿机等配合使用。选煤中用于处理粗煤泥，脱硫及洗选低灰精煤等。缺点：单位占地面积处理量低，占地面积大。优点：设备简单、制造容易，分选精度较高（与跳汰相比），有效分选的粒度下限低，分选产品质量易于调节。2分选原理1）水流越过各床条时所形成的水跃和上升水流的分层作用：床面的激烈摇动加强了斜面水流的扰动作用，分层结果：低密度细粒物在上，高密度粗粒物在下，而粗粒低密度物和高密度细粒则基本处于相互混杂状态。2）床面摇动所产生的析离作用：床面摇动造成床层松散，相同密度条件下，细粒有更大的压强，细粒能够穿过粗粒的间隙进入床层下层，高密度细粒有更大的压强，结果，高密度细粒比低密度细粒向下钻得更深。分选过程中，上述两种分选作用同时存在，析离分层作用起主导作用，上升水流可使混入重产物中的低密度物得到更好的分离。3）矿粒在床面上的横向运动:矿粒的横向运动是由于横冲水流推动所致，横冲水流层沿厚度方向的速度分布是上层大于下层，由于有床条的阻挡，上层物料受横冲水流的作用较大，因此，上层的低密度物大颗粒具有比下层高密度物小颗粒更大的横向速度。4） 矿粒在床面上的纵向运动:床面的不对称摇动使矿粒断续地向前移动，只有床面给矿粒的惯性力大于矿粒与床面的摩擦力时，矿粒才能开始与床面作相对滑动，由此可见，矿粒作相对滑动时床面的临界加速度与矿粒的密度d有关，密度大者，其需要的临界加速度也越大。床面由前进变为后退的加速度大于由后退变为前进时的正加速度。对于低密度矿粒，在前进、后退及后退、前进两个转折阶段所获得的惯性力均可能大于其与床面的摩擦力，产生前后滑动。但前进的惯性力总是大于后退的惯性力，总体上是向前移动的。对于高密度矿粒，它只是在床面由前进变为后退的阶段所获得的惯性力才能足以使它滑动。另外，下层高密度矿粒紧贴床面，能够得到较大的惯性力，越是位于上层，床层越松散，矿粒获得的惯性力越小。因而，高密度矿粒获得的纵向运动速度大于低密度矿粒的纵向运动速度。工作制度主要参数：给料量、冲程冲次、横向和纵向倾角、冲水用量及床条特点。摇床选矿的特点是： l ）床面的强烈摇动，使松散分层和运搬分离得到加强。分选过程中，析离分层占主导，使按密度分选更加完善； 2 ）它是斜面薄层水流选矿的一种，因此，等降的矿粒可因其移动速度不同而达到按密度分选； 3 ）不同性质矿粒的分离，不单纯取决于纵向和横向的移动速度，而主要取决于它们合速度偏离摇动方向的角度。影响摇床选矿过程的因素1 摇床运动的不对称性 它对矿粒沿纵向的选择性运搬及床层的松散影响很大。适宜的不对称性，要求既能保证较好的选择性运搬性能，又保证床层的充分松散。 对较难松散和较易运搬的粗粒物料，不对称性可小些； 对较易松散，但较难移动的细粒物料，不对称性应大些。2 冲程和冲次它们直接决定床面运动的速度和加速度大小。因此，对床层的松散分层和选择性运搬也有很大影响。 最佳的冲程和冲次应使床层析离分层好，选择性运搬能力强。对粗粒物料、精选作业及负荷较大的情况，采用大冲程小冲次，一般冲程为 16 30 毫米，冲次为 200 250 次/分。 对细粒物料、粗选作业及负荷较小的情况，采用小冲程大冲次，一般冲程为 8 10 毫米，冲次为 250 300 次/分。3 水量和坡度 它们都影响床面上横向水流速度和水层厚度，决定了横向运搬矿粒的速度和清洗作用的大小。因此是操作中经常调节的因素。 增大坡度可减少水量，反之亦然。增大水量和减小坡度，可使水层变厚。操作中，水量和坡度必须很好配合。对粗粒物料、难选物料和精选作业的情况，要求较大的流速和较厚的水层，应采用小坡大水制度；对细粒物料、易选物料或粗选作业，则要求较大流速和较薄水层，应采用大坡小水制度。倾角一般在 0 ° 10°；水量 20 50 升分。4 给矿体积和给矿浓度 两者都影响分层和运搬速度。过大的给矿体积会使床层过厚，分层变坏，运搬速度增大，从而尾矿品位升高，回收率下降。 过小的给矿体积会使处理量大大降低。浓度过大，会出现砂堆；浓度过小，则可能出现拉沟现象。 给矿体积与浓度应很好配合，原则是在允许的给矿体积负荷范围内，选择最佳的给矿浓度。 5 给矿粒度和形状它们影响按密度分选的精确性。为此，入选前的分级、脱泥和脱粗十分必要。 浑圆形过粗重矿粒，不仅干扰细粒的分选，还易流失于尾矿中。若粗、圆者为脉石时，则有利于分选。微细矿尾不易沉降，亦易流失于尾矿中。经分级的物料，粒度均匀，操作和调整方便，粗细摇床负荷分配合理，有利于生产能力的提高。一般，给矿浓度为 15 25 % ，粗粒取高值，细粒取低值。磁选1.1 磁选基本原理 概述 磁选是在不均匀磁场中利用矿物之间的磁性差异而使不同矿物实现分离的一种选矿方法。磁选法广泛地应用于黑色金属矿石的分选、有色和稀有金属矿石的精选、重介质选矿中磁性介质的回收和净化、非金属矿中含铁杂质的脱除、煤矿中铁物的排除以及垃圾与污水处理等方面。 二、  磁选原理 磁场是物质的特殊状态，并显示在载电导体或磁极的周围。描述磁场大小和方向的物理量有磁感应强度B和磁场强度H。磁感应强度与磁场强度间存在如下关系： B=H 磁场强度H其实是指外加磁场的强度，乘以一个系数，得到因磁感应而磁化以后总磁场的强度B，即磁感应强度。 当磁介质被置于磁场中时，由于磁场的作用而磁化，从而在介质内产生磁矩。单位体积内的磁矩称为磁化强度，是表征磁介质磁化程度的物理量。磁介质中某点的磁化强度M与该点的磁感应强度成正比，在国际单位制中表示为： M= k B/=k H磁选是在磁选设备所提供的非均匀磁场中进行的。被选矿石进入磁选设备的分选空间后，受到磁力和机械力(重力、离心力、介质阻力、摩擦力等)的共同作用，沿着不同的路径运动，对矿浆分别截取，就可得到不同的产品。 磁性颗粒在磁选机中成功分选的必要条件是：作用在较强磁性矿石上的磁力F1必须大于所有与磁力方向相反的机械力的合力，同时，作用在较弱（非）磁性颗粒上的磁力F2必须小于相应机械力之和。即 F磁>F机1 ； F磁 < F机2由于作用在各种矿粒上的磁力和机械力的合力不同，使它们的运动轨迹也不同，从而实现分选。 磁选的实质是利用磁力和机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的。欲分离出磁性矿粒，其必要条件是：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。即 f 磁 f机 2. 磁选中矿物的分类 磁选中矿物磁性的分类不同于物质磁性的物理分类，通常，按比磁化率大小把所有矿物分成强磁性矿物、弱磁性矿物和非磁性矿物。 强磁性矿物比磁化率 磁场强度达 80136 kA/m的弱磁场磁选机中可以回收。弱磁性矿物比磁化 在磁场强度H=4801840 kAm的磁选机中可以选出。非磁性矿物比磁化率 是目前难以用磁选法回收的矿物。 3. 强磁性矿物的磁性及其影响因素 磁铁矿是典型的强磁性矿物，又是磁选所处理的主要矿石。磁铁矿的磁性特点有： 磁铁矿的磁化强度和磁化率很大，存在磁饱和现象，且在较低的磁场强度下就可以达到饱和； 磁铁矿的磁化强度、磁化率和磁场强度间具有曲线关系。磁化率随磁场强度变化而变化。磁铁矿的磁化强度除与矿石性质有关外，还与磁场强度变化历程有关； 磁铁矿存在磁滞现象，当它离开磁化场后，仍保留一定的剩磁； 磁铁矿的磁性与矿石的形状和粒度有关2）磁铁矿的磁化本质 磁铁矿的磁化本质，可以用磁畴理论解释。从磁畴在磁化过程中的变化规律看，在磁化前期，以磁畴壁移动为主，后期以磁畴转动为主。磁畴壁移动所需的能量较小，磁畴转动所需的能量较大。 4弱磁性矿物