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選礦方法：電選法和重選法

　　選礦方法之——電選法
 

電選的基本原理：電選是根據(jù)礦物之間電性的差異利用電選機分離礦物的選礦方法。

礦物電性可用介電常數(shù)、電阻、比導電度和整流性來描述。一般地講，凡介電常數(shù)較小、電阻較大、比導電度高的礦物都是不易導電的，在電選中常作為非導體礦物產(chǎn)出；與此相反，凡介電常數(shù)較大、電阻較小、比導電度低的礦物往往容易導電，在電選中常作為導體礦物產(chǎn)出。

礦物電性差異是電選的內(nèi)因，而要分離它們，還必須創(chuàng)造合適的外部條件。電選機提供適當?shù)碾妶?，加上重力場和離心力場。這樣，在電選過程中，電場作用力、重力、離心力以及磨擦力等共同作用在礦粒上，這些力的合力決定礦粒的去向。要實現(xiàn)電選分離必須滿足以下條件：

非導體礦粒所受的電場作用力＞礦粒所受重力、離心力等力的合力＞導體礦粒所受的電場作用力。

礦粒所受電場力的大小跟礦粒攜帶的電量有關。導體礦粒由于其導電性好，在于電極接觸過程中易放電，即使其起始獲得再多的電荷，最終也只能剩下少量電荷，它所受的電場力是很小的，上面不等式的右邊條件是容易滿足的。為滿足不等式左邊的條件，就必須提高非導體礦粒所受的電場作用力。靜電場和電暈電場的復合電場可使非導體礦粒帶更多的電量。同時，為提高電場強度，采用高電壓，這樣非導體礦粒受到很大的電場作用力，能夠克服重力、離心力等竟爭力，實現(xiàn)電選分離。

常用的電選設備為鼓筒式電選機。其電選過程和原理為，當高壓直流負電通至電暈極和靜電極后，由于電暈極直徑很小，其附近形成很高的電場強度，于是電暈極向鼓筒方向放出大量高速運動的電子，這些電子撞擊空氣分子使之電離，正離子飛向負極，負離子飛向鼓筒產(chǎn)生電暈放電。這樣，靠近鼓筒一邊的空間都帶負電荷，靜電極則只產(chǎn)生高壓靜電場而不放電。

礦粒由給礦斗經(jīng)振動槽均勻地給到鼓筒表面上并隨之進入電場，開始時導體和非導體礦粒都吸附負電荷，導體礦粒很快把負電荷通過鼓筒傳走，同時又受到高壓靜電場的感應，靠近靜電場的一端感生正電，靠近鼓筒的一端感生負電，負電又迅速的由鼓筒傳走，最終只剩下正電荷，受到高壓負電極的吸引，加上礦粒本身重力和離心力的作用，使它脫離鼓筒落下而成為導體產(chǎn)品；非導體礦粒所獲負電荷很難傳走，受到鼓筒的吸引而緊貼與鼓筒表面，隨鼓筒轉(zhuǎn)動至電場背面刷子刷下成為非導體產(chǎn)品；中等導電的顆粒則在中間落下成為中礦。

鼓筒式電選機最適宜的入選物料粒度為0.1-1mm。入選物料需進行干燥，因為水分會使導體與非導體礦粒的電性差異縮小或消失。入選物料性質(zhì)不同，電選條件也應隨之改變，因此在實際生產(chǎn)中，應對電壓、電機位置、鼓筒轉(zhuǎn)速及分礦板位置隨時進行調(diào)整。

精選工藝是將粗精礦用搖床進一步丟棄尾礦，然后再用磁選、浮選、電選及重選法分別得到單礦物產(chǎn)品。

選礦方法----重選法
 

(1) 重選法的選礦原理與應用范圍:

重選法是根據(jù)礦物比重的不同及其在介質(zhì)中具有不同的沉降速度來進行分選的方法。

在重選過程中，不同比重的礦粒在運動的介質(zhì)中，由于其運動狀態(tài)—運動速度、方向、途徑的不同而得到分選。

礦粒的基本運動形式是在介質(zhì)中沉降。 礦粒在介質(zhì)中沉降時，受到叫個力的作用：一個是礦粒在介質(zhì)中的重力，在一定的介質(zhì)中對一定的礦粒其重力是一定的；另一個是介質(zhì)的阻力，阻力和礦粒的沉降速度有關。礦粒開始沉降的最初階段，由于介質(zhì)的阻力很小，因此礦粒在重力作用下做加速度沉降。隨著沉降速度的增加，介質(zhì)的阻力也增加。隨著介質(zhì)阻力的逐漸增加，礦粒的沉降加速度逐漸減小。到一定的時間之后，加速度減小到零。這時礦粒就以一定的速度沉降，這個速度叫做沉降末速。沉降末速受很多因素的影響，其中最重要的是礦粒的比重、粒度和形狀；介質(zhì)的密度和粘度。

研究結果表明：在一定的介質(zhì)中，礦粒的粒度和比重越大，沉降末速就越大。若礦粒的粒度相同，則比重大的沉降末速就大。

在重選過程中，  用作選分介質(zhì)的有水、空氣，重液和懸浮液。重液是比重大于水的液體。懸浮液是由水和懸浮于其中的固體顆粒組成的兩相液體。

在日常生活中，我們知道浸在水中的物體受到水的浮力作用。根據(jù)阿基米德定律，水的浮力的大小在數(shù)值上等于沉沒物體所排開的同體積的水的重量。在不流動的水中，物體受兩種力的作用：物體的重力垂直向下和液體的浮力垂直向上。如果重力和浮力相等，物體處于平衡狀態(tài)；重力大于浮力時，物體就下沉，重力小于浮力時，物體就上浮。

如果物體和液體的密度都是均勻的，那么根據(jù)它們比重的大小就可以決定物體的浮或沉。當物體的比重大于液體的比重時就要下沉，小于液體的比重時就要浮起。礦物選分的難易程度通?？山频匕矗?delta;2-△）/（δ1-△）的比值來判定。式中δ1為小比重礦粒的比重，δ2

為大比重礦粒的比重，△為介質(zhì)的比重。由經(jīng)驗得知，當這—比值大于2.5時用重選法選分是比較容易的，如果比值小于1.25就困難些。

需要指出的是：當其他條件相同時，隨礦物粒度的減小，按比重分離的困難程度將增大，由于細礦粒的重量小，沉降速度就小，因而在重力作用下按比重分離的速度和精確性就會大大降低。為了解決這一問題，可以使細礦粒在離心力的作用下按比重或粒度進行分選。

礦粒群沉降時由于比重、粒度的不同，在介質(zhì)中沉降會發(fā)生如圖11—1的現(xiàn)象，粒度較小的大比重粒子d3與粒度較大的小比重粒子d1以相同的速度沉降，d1和d3成為等降顆粒，d1/d3=l0稱為等降比。因此重選時，礦粒的粒度將影響礦粒按比重分選的精確度。

為了使礦粒盡可能地按比重分選，重選前礦石必須進行充分的破碎，使其中的有用礦物達到單體解離并減小進入重選的最大塊粒度。篩分和分級是將礦粒分為各種粒級，以便分別進入不同的重選作業(yè)。由上述等降比的概念可知重選時粒級窄一些，就能減小粒度的影響，而是礦粒按比重選分越精確。

重選法根據(jù)作用原理的不同，可以分為水力或風力分級、洗礦、重介質(zhì)選礦、跳汰選礦、溜槽選礦，搖床選礦。

重選處理的物料粒度范圍大，特別適合處理具有一定比重差的粗粒物料，處理細粒時選分效率經(jīng)常比較低。與其它方法比較，重選法簡單、成本低、易于上馬。因此幾乎在所有選礦廠都是不可缺少的作業(yè)。主要應用有：

①    金、鉑等貴金屬的選別；

②    鎢、錫礦石的選別；

③    處理含有稀有金屬元素礦物的砂礦，如含有鋯、鈦礦物的海濱砂礦的分選；

④    赤鐵礦、褐鐵礦的選別；

⑤    錳礦的選別；

⑥    選煤廠分離煤和矸石；

⑦    一些非金屬礦物與脈石的分離，如石棉、云母、高嶺土、海泡石和金剛石等的選別；

⑧    對于那些主要以浮選法處理的銅、鉛、鋅等有色金屬礦石，用重選法進行預先富集；

⑨    重選中按粒度分選的過程如分級、脫泥等。

(2) 主要的重選方法和設備:

根據(jù)作用原理及所用設備的不同，重選分為重介質(zhì)選礦、分級、洗礦、跳汰選礦、搖床選礦、溜槽選礦等六類作業(yè)。

1) 跳汰選礦:

跳汰是最重要的重選法之一。跳汰過程的實質(zhì)是使不同比重的礦粒混合物，在垂直運動的變速介質(zhì)(水或空氣)流中按比重分層，比重小的礦粒位于上層，比重大的礦粒位于下層。然后再借助機械的作用和水流的作用將其分成比重不同的產(chǎn)物，分別排出。

跳汰選礦適用于粗中粒物料的選分，選別金屬礦石的粒度上限為50mm，下限為0.2-0.007mm。通常用來選別18-2mm之間的粗粒礦石。

跳汰機分為水力跳汰機和風力跳汰機，風力跳汰機用得很少，根據(jù)結構和水流運動方式不同，水力跳汰機可分為活塞式、隔膜式、無活塞式、水力鼓動式和動篩式跳汰機五種。以隔膜跳汰機應用較廣泛，它又有各種不同的類型如上動型隔膜跳汰機、下動型圓錐隔膜跳汰機、側(cè)動型隔膜跳汰機等。各類跳汰機的基本構造都是相似的，他的選別過程是在跳汰室中進行的。跳汰室中層有篩板，從篩板下周期地給入垂直交變水流，礦石給到篩板之上，形成一個密集的物料層，稱作床層，在上升水流作用下，床層被沖起井逐漸松散，當水流的沖力不太大時，床層的松散從上層開始，首先被沖起的是比重小的細礦粒，其次是比重小的粗礦粒和比重大的細礦粒，最后是比重大的粗礦粒。在上升水流末期，床層得到充分的松散，礦粒開始陸續(xù)沉降和分層，比重大的粗礦粒沉得最快，位于下層，其次是比重小的粗礦粒和比重大的細礦粒，比重小的細礦粒沉得最慢，位于上層。水流下降時隨著礦粒的沉降，床層逐漸緊密，粗礦粒沉到篩面上并失去活動性，但細礦粒在下降水流的吸入作用下仍能通過粗粒礦的間隙向下移動，這種運動形式稱為鉆隙運動。水流上升下降一個完整的變化循環(huán)稱為一個跳汰周期。礦粒的分層過程不是在一個跳汰周期中完成的，在每—個跳汰周期內(nèi)礦粒都受到—定的分選作用，經(jīng)過多次周期循環(huán)，礦粒分層漸趨完善。大比重礦粒將集中在下層成為重產(chǎn)物，小比重礦粒將集中在上層成為輕產(chǎn)物。

為了減少下降水流對小比重細礦粒的吸入作用，以便提高精礦質(zhì)量，在跳汰機中補加篩下上升水。經(jīng)選別后重產(chǎn)物由篩上排礦裝置排出，輕產(chǎn)物則由跳汰機尾部隨水流排走。

這種跳汰機選礦效率高，適于選別粗粒嵌布的礦石，在我國多用于選別鎢、錫等礦石。

其最大給礦粒度可達16mm，最小粒度為0.5mm。物料需篩分分級后入選。

2) 搖床選礦:

搖床選礦是選別細粒物料應用最廣泛的重選法之一。

搖床的基本構造分為床面、床頭和機架三個主要部分。床面多用木料制成，呈斜長方形或菱形，床面微向尾礦側(cè)傾斜，床面上沿縱向釘有木條(稱來復條)或刻有溝槽，礦砂就是在床面上進行選別的。床頭是驅(qū)動床面進行往復搖動的機構，它帶動床面在縱向作往復不對稱運動，即床面由前進行程變到后退行程時比較快（加速度大），而由后退行程變到前進行程時比較慢（加速度?。?，床頭由電機帶動。機架是支撐床面的架子，床面可在架子上往復搖動，床面縱向和橫向坡度可通過機架相關部件進行調(diào)節(jié)。

搖床面主要有梯形和菱形兩種類型，我國生產(chǎn)的搖床面多為梯形，給礦端較寬，精礦排礦端較窄（如常用工業(yè)搖床的尺寸為4500mm×1800mm×1500mm）。菱形床面的面積利用率高，而且由于延長了分選帶，分選效率也提高了，但是配置與操作不方便，這種床面在國外使用較多。

搖床選分的過程是，由給水槽給入的沖洗水，沿床面的傾斜方向即橫向呈均勻的薄層流過。  礦漿由給礦槽給到床面上，在橫向水流的沖洗和床面縱向往復不對稱運動的聯(lián)合作用下，比重不同、粒度不同的礦粒在床面上運動的方向也不同，最細的礦泥直接沿床面的傾斜方向流下，沉在床面來復條之間的礦粒，由于床面的搖動和沖洗水在溝槽中形成的渦流，按比重和粒度的不同發(fā)生分層。  比重小、粒度大的礦粒被渦流清洗到上層，其次是比重小、粒度小的礦粒，在下一層是比重大、粒度大的礦粒，比重大、粒度小的礦粒鉆過礦粒間的空隙，位于最下層，此過程稱為“析離分層”。

比重大的礦粒在下層，因為和床面接觸，受床面運動的作用大，而受橫向水流的作用小。  比重小的礦粒在上層，受床面運動的影響甚小，主要受橫向水流的作用。結果，大比重礦粒的縱向遠動速度大，橫向運動速度小，小比重礦粒的縱向運動速度小，橫向運動速度大，它們將沿著各自合速度的方向運動。因此，比重大的礦粒移向精礦端，比重小的礦粒移向尾礦側(cè)。最終形成比重不同的礦帶，呈扇形分布，從而達到了分選的目的。

搖床的給礦入選前必須進行水力分級，這是為了減少礦粒粒度對分選的影響。

搖床入選粒度上限為2-3mm，下限為0.037mm。根據(jù)入選粒度的不同，可分為礦砂搖床和礦泥搖床。選別2～0.2mm物料的為礦砂搖床，選別0.2mm 以下物料的為礦泥搖床。二者的區(qū)別，一是來復條的型式不同：礦砂搖床一般采用較高的來復條，間距較??；礦泥搖床采用刻槽床面，或釘有較低的來復條。二是采用的沖程、沖次不同：  礦砂搖床采用大沖程、小沖次；礦泥搖床采用小沖程、大沖次。三是礦砂搖床床面的傾斜角即橫向坡度較大；礦泥搖床床面的傾斜角即橫向坡度較小。

我國目前使用比較廣泛的是衡陽式搖床、云錫式搖床和彈簧搖床三種。

搖床的優(yōu)點是選礦穩(wěn)定可靠，礦帶分布清晰可見，富礦比（精礦品位與原礦品位之比）比其他許多選礦方法都高，最大可達100多倍，容易看管，便于調(diào)節(jié)，并且一次選別就能得出最終精礦和丟棄尾礦。缺點是生產(chǎn)率低，選別0.2mm以上礦砂的處理量為0.7—0.5噸／臺．時，所以需用臺數(shù)多，占地面積大，耗水量較大。

搖床主要用于選別鎢、錫、鉭、鈮、鉻和其它稀有金屬和貴金屬礦石，也可用來選別鐵、錳等礦石。入選粒度小于2mm。在選別1mm 以上的物抖時， 有被跳汰機取代的趨勢。但對于選別1mm以下，特別是0.1mm以下的細粒物料，是一種非常有效的選別設備。

3）溜槽選礦：

溜槽選礦是利用斜面水流進行選礦的方法。將礦?；旌衔锝o入傾角不大的斜槽內(nèi)，在水流的沖擊、礦粒的重力 (有時還有離心力)、磨擦力的作用下，使礦粒按比重沉在槽內(nèi)的不同地帶，比重小的礦粒被水流帶走，從而達到按比重分選的目的。

溜槽的種類很多，按礦粒所受的作用力可分重力溜槽和離心溜槽，按選別的力度可分粗粒溜槽和礦泥溜槽。粗粒溜槽由于需要大量人工操作，常被跳汰機所取代。常用溜槽見表4-3-1。

表4-3-1 常用溜槽特點一覽表

 

粗粒溜槽和礦砂溜槽主要用于金、鉑、錫的砂礦以及其他稀有金屬礦砂礦，如獨居石、鋯英石等砂礦的選別，礦泥溜槽常用于鎢、錫等礦石的選別。

a.離心選礦機(又稱臥式離心溜槽)：離心選礦機是選別細粒物料的有效設備。它有一個高速旋轉(zhuǎn)的空心錐形轉(zhuǎn)鼓，礦漿給入以后，在離心力作用下，大比重的礦粒緊貼在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)壁上，尾礦從轉(zhuǎn)鼓邊緣縫隙排出。經(jīng)過一定時間之后停止給礦，同時給水沖洗精礦。然后再給礦，重復上一過程。每個工作周期的時間大約2分30秒到3分30秒，離心選礦機的整個選礦過程均是由自動控制機構自動進行的。

離心選礦機已被廣泛用作鎢、錫礦泥的粗選設備，并可應用于選別其它稀有金屬礦泥及細粒嵌布的赤鐵礦。它的適宜給礦粒度為O.074～0.01mm，特別能有效地回收0.037—0.019mm的礦泥。其優(yōu)點是有效回收粒度下限低，選別指標高。缺點是間斷作業(yè)，不能連續(xù)給礦，耗電、耗水比固定溜槽大，轉(zhuǎn)鼓坡度不能調(diào)節(jié)。

b.螺旋選礦機(又稱螺旋溜槽)：螺旋選礦機是由4-6圈螺旋形溜槽聯(lián)結而成的。礦漿自螺旋槽上端給入后即沿槽向下運動。在重力，離心力，磨擦力及水流沖力的聯(lián)合作用下，比重小的礦?？拷鄣耐饩?，比重大的礦?？拷鄣膬?nèi)緣。在槽底適當部位開孔，將精礦(或中礦)排出，尾礦最后自螺旋槽的尾端排出。也可以從螺旋槽尾端的不同位置分別接取精礦(或中礦)和尾礦。

在螺旋選礦機中，還從槽的內(nèi)緣給入沖洗水，這樣就可把夾雜于重礦物中比重小的礦粒和礦泥沖洗出去，起著補充的選分作用。螺旋選礦機用于處理鐵礦石、錫礦、鉭鈮礦等，特別是處理沖積砂礦，有用礦物單體分離度好時，可得到很好的指標。也可用它處理浮選，磁選尾礦，從中回收重礦物。入選粒度一般為2-0.07mm。 其優(yōu)點是結構簡單，沒有運動部件，不需要動力，操作管理簡便，生產(chǎn)費用低。占地面積小，單位面積生產(chǎn)率高。適應能力大，當給礦量、給礦濃度等變化時，對回收率和精礦品位影響不大。 缺點是高度較大，設備本身的參數(shù)(螺距、螺旋槽斷面等)不易調(diào)節(jié)，對于連生體或片狀礦石選分效果較差。

螺旋分級機型號分為高堰式、低堰式和沉沒式?，F(xiàn)在，低堰式已淘汰不用，高堰式用于粗磨產(chǎn)品的分級，沉沒式用于細磨礦漿的分級。

4) 重介質(zhì)選礦:

重介質(zhì)選礦是在比重較大的介質(zhì)中使礦粒按比重分選的一種選礦方法。重介質(zhì)的比重介于重礦粒比重和輕礦粒比重之間，把物料給入重介質(zhì)中，結果比重大于重介質(zhì)比重的礦粒則下沉，比重小于重介質(zhì)比重的礦粒則浮在重介質(zhì)的表層。然后將已分離的輕、重礦物分別截取，即完成分選過程。

這種選分方法主要決定于礦粒的比重，受粒度和形狀的影響較小，所以他的分選精確性較高，可以選分比重差很?。ㄈ绫戎夭钚∮?.1-0.05）的礦物。入選物料的粒度范圍也可以很寬。但是粒度過小的礦粒，特別是當其比重和重介質(zhì)的比重接近時，礦粒沉降速度很小，因而分離過程很慢，分選效率將大大降低。所以重介質(zhì)選礦對于入選礦石粒度的下限有一定限制，在選分前需篩去細?；蛎撃?。

目前常用重介質(zhì)選礦處理有用礦物呈粗粒嵌布或細粒集合體嵌布的礦石。當這種礦石破碎到一定的粒度以后，將有大量脈石解離出來，而有用礦物呈單體或連生體出現(xiàn)，利用重介質(zhì)選礦既可分出大量脈石，因而進入下一段工序的礦石量大大減少，從而提高了選礦廠的生產(chǎn)能力，節(jié)省了選礦費用，故重介質(zhì)選礦在金屬礦選廠常作為一種預先選別作業(yè)，與其它選礦法組成聯(lián)合流程。

作為重介質(zhì)的有重液和重懸浮液。重液是一些密度大的有機液體或無機鹽類的水溶液，可用有機溶劑或水調(diào)配成不同的密度。常用的重液有三溴甲烷或四溴乙烷，碘化鉀與碘化汞按1:1.24比例配成的水溶液—杜列液，.二碘甲烷，甲酸鉈與丙二酸配成的水溶液—克列里奇液等，因重液來源有限，價格昂貴，有毒，難以回收，因此只限于實驗室使用。工業(yè)生產(chǎn)上采用重懸浮液為重介質(zhì)，故一般所說的重介質(zhì)主要是指重懸浮液而言。重懸浮液是由高比重的固體微粒(—般稱為懸浮質(zhì))與水混合而成。常用的懸浮質(zhì)有：黃鐵礦、磁鐵礦，方鉛礦、硅鐵等，懸浮質(zhì)的粒度大部分小于0.074mm。重懸浮液因原料來源廣，價格便宜，無毒，容易回收，且對選礦不產(chǎn)生有害作用，所以在工業(yè)上得到了廣泛的應用。

重介質(zhì)選礦設備種類較多，常用設備見表4-3-2。常用的重介質(zhì)振動溜槽主要由槽體、傳動裝置、分離隔板和機架四部分組成。

重介質(zhì)振動溜槽工作時，先將濃度較高的重介質(zhì)從振動槽的首端給入槽中，在槽體的往復搖動作用下，介質(zhì)轉(zhuǎn)入懸浮狀態(tài)，形成流動性較大的具有一定分選比重的介質(zhì)床層。然后，原礦從槽的首端給入，由于槽體的運動，礦石邊向前運動，邊開始按比重進行分層。比重大于分選比重的重礦粒，穿過介質(zhì)床層，沉積于槽的底部，并在槽體搖動作用下向前滑行，從分離隔板下面排出。比重小于分選比重的輕礦粒，則懸浮于介質(zhì)床層的上層，隨介質(zhì)的流動，由分離隔板上面排出。由水室通過兩層篩板的篩孔給到槽內(nèi)的上升水，主要是控制和調(diào)節(jié)介質(zhì)床層的穩(wěn)定性和均勻性，并幫助介質(zhì)床層中的礦石移動。分選出的輕重產(chǎn)物分別入脫

介篩，脫除的稀介質(zhì)經(jīng)脫水后再循環(huán)使用。

重介質(zhì)振動溜槽用于赤鐵礦、錳礦等黑色金屬礦石的選別，也可用于其它有色金屬礦石的選別。