选矿过程模拟与优化-第五章重力选模型
重力选矿
第二节 重选的基本原理
多数重选过程，都包含了松散-分层和运搬-分 离两个阶段。在运动介质中，被松散的矿粒群，由 于沉降时运动状态的差异，形成不同密度(或粒度) 矿粒的分层。分好层的床层(即矿粒组成的物料层) 通过运动介质的运擞达到分离。其基本规律可概括 为:松散(沉降)分层（运搬）分离。实际上，松散分 层和运搬分离几乎都是同时发生的。但松散是分层 的条件，分层是分离的基础。
重介质旋流器的影响因素：
（1）旋流器的锥比(即沉砂口直径与溢流口直径之比)影 响实际分选密度。锥比减小，重产品产率减少，可使分选 密度ΔP增高，反之， ΔP降低。入选物料中重矿粒含量高 时(如40～70％)，采用大锥比(0.5～-0.7)；含量低时(如 <5%)，则宜采用小锥比(如0.3 ～0.4)。 （2）结构型式对旋 流器中重介质的形成影响较大。细长 型旋流器，形成的重介质密度不均匀性小，一般适于分级 用；短粗型旋流器，形成的重介质密度不均匀性大，适于 重介质选矿用。
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。
四 重力选矿
第一节 重力选矿概论 第二节 重力选矿的基本原理 第三节 重介质选矿
第四节 水力分级和洗矿 第五节 跳汰选矿 第六节 流槽选矿 第七节 摇床选矿
重力选矿的原理和应用
重力选矿的原理和应用1. 重力选矿的原理重力选矿，又称为重力分选，是一种基于颗粒物料在重力场中的不同沉降速度来实现颗粒物料分选的方法。
其原理主要基于物料的比重、粒度和流体介质的密度等因素。
在重力场中，颗粒物料由于具有不同的比重，会沉降速度不同，从而实现分选的效果。
2. 重力选矿的应用重力选矿技术广泛应用于矿山、冶金、化工等领域，其应用主要包括以下几个方面：•矿石的选矿：重力选矿常用于对矿石进行分选，可以根据矿石中各种矿物的密度差异，通过重力选矿设备将不同矿物分离出来，提高矿石的品位和回收率。
•固体废弃物处理：重力选矿也可用于固体废弃物的处理，例如处理建筑垃圾、矿物废弃物、煤矸石等。
通过重力选矿设备，可以将固体废弃物中的有用物质进行分离和回收，减少对环境的污染。
•煤炭的处理：重力选矿在煤炭的处理中也有重要的应用。
煤炭通常含有不同密度的硫化物和岩石，通过重力选矿可以将煤炭和硫化物等杂质分离开来，提高煤炭的品质和市场价值。
•金矿选矿：在金矿领域，重力选矿技术也起着重要的作用。
金矿常常与其他矿石共存，而其中的金子与其他矿石的密度差异较大。
通过重力选矿设备，可以将金矿从其他矿石中分离出来，提高金矿的回收率。
•废水处理：重力选矿技术也可以应用于废水处理。
一些废水中含有悬浮性颗粒物，通过重力选矿设备，可以实现对废水中的颗粒物的分离和处理，净化废水，减少对环境的影响。
3. 重力选矿设备常用的重力选矿设备有以下几种：•重力浮选机：根据颗粒物在介质中的沉降速度差异进行分选，通过不同的介质密度控制物料的沉浮来实现颗粒物的分离。
•离心选矿机：利用离心力的作用，将颗粒物料从高速旋转的离心机中分离出来，实现选矿目的。
•重力浓缩设备：通过重力作用，将颗粒物料中的水分脱除，达到浓缩的目的。
•重介质选矿设备：通过在重介质中实现颗粒物料的分离和选矿。
•旋流选矿机：利用旋流的作用，将不同密度和粒度的颗粒物料分离开来。
4. 重力选矿的优势重力选矿作为一种常用的选矿方法，具有以下优势：•设备简单：相对于其他复杂的选矿方法，重力选矿设备结构简单，使用方便，维护成本低。
重力选矿技术
VS
详细描述
摇床选矿技术在XX项目中实现了高精度 分离，通过横向振动使不同矿物按粒度和 密度分层。该方法具有分离精度高、对环 境影响小等优点，尤其适用于处理细粒和 微粒矿物。通过优化摇床的结构和操作参 数，提高了分离效果和精矿质量。
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智能化
利用人工智能、大数据等技术手段，实现重力选矿过程的自动化 、智能化控制，提高生产效率和产品质量。
绿色化
采用环保材料和工艺，降低生产过程中的环境污染，实现绿色生 产。
应用拓展
资源利用
将重力选矿技术应用于更多矿产资源的开发利用，提高资源利用率 和经济效益。
产业升级
推动重力选矿技术在传统产业升级改造中的应用，提升产业整体水 平和发展潜力。
跨界融合
探索重力选矿技术与新能源、新材料等领域的融合发展，拓展技术的 应用领域和市场空间。
环境保护
节能减排
通过技术创新和应用拓展，降低重力选矿过程中的能耗和排放， 减少对环境的负面影响。
废弃物资源化
将重力选矿过程中产生的废弃物进行资源化利用，减少对环境的压 力和负担。
环境监测与治理
加强环境监测和治理力度，确保重力选矿技术的可持续发展和环境 保护的协调统一。
总结词
高回收率，适应性强
详细描述
跳汰选矿技术在XX项目中发挥了重要作用，通过周期性的水介质的冲程和跳跃，使不同密度的矿物按 粒度分层。该方法具有高回收率、操作简便和适应性强等优点，尤其适用于处理中等粒度的矿物。通 过优化跳汰机的操作参数，提高了分层的准确性和回收率。
XX项目摇床选矿应用
总结词
高精度分离，低环境影响
消耗大量动力和冲水。
混合选矿
混合选矿是一种将多种重力选 矿技术结合使用的技术，通过 多种技术的联合作用，提高分 选效率和回收率。
1. 《选矿学》(重力选矿)授课教案1 (13).
3）磁铁矿的脆性磁铁矿粉的脆性要小，以防止在使用过程中发生泥化。
4）磁铁矿粉的导磁率要高，磁滞性要低以满足在净化时磁铁矿既容易磁化回收，又容易退磁，保持再生悬浮液的稳定性。为保证加重质的有效使用，磁铁矿粉的水分要低，以免因磁铁粉打团增加损失。
5）磁铁矿粉的粒度组成对粒度组成的要求，一是要满足悬浮液的稳定性，一是要降低加重质的损耗，三是降低对设备的磨损因此，对磁铁矿粉的粒度组成应有严格的要求。表5-3是国外～些国家磁铁矿加重质的粒度组成表。
黑龙江科技学院重力选矿备课笔记
第17次课授课时间：2004年4月16日
章节及主要内容：
第五章重介质选矿
§5—1概述
§5—2重介质的性质与分类
1、原理、优缺点
2、加重质的选择
3、重悬浮液的性质
重点内容：重悬浮液的性质
难点内容：重悬浮液的稳定性
参考资料：《重力选矿原理》
教学手段：讲述、投影
扩展内容：重介选矿的发展
I）利用气流使固体粒子形成悬浮体（流态化床层）它用以进行干法重介选（或称空气重介选）。通常采用30～80网目的砂粒为介质，它适用于选别水分很低的原煤，一些国家已制成气一砂分选机进行试验。
2）矿物悬浮液广泛用于选矿。它是由很细的固体微粒与水混合组成悬浮液。矿物悬浮液与重液不同，它属于粗分散体系。固体微粒为分散相，水为分散媒。
《选矿学》 (重力选矿)授课教案
黑龙江科技学院重力选矿备课笔记底流，经两段磁选，一般磁选机能回收99．8％以上的磁铁矿粉，所得精矿磁性物含量在90％以上，密度为2.0g／cm3左右。
磁选精矿进入合格介质桶与脱介筛第一段筛下悬浮液混合后，作为合格悬浮液，再用泵送到分选机循环再用。
由于返回到合格介质桶中的磁选精矿，其密度和磁性物含量都很高，因此，若有条件允许从脱介筛第一段出来的合格介质中经变流箱引出一部分合格悬浮液分流到稀悬浮液系统，和稀介质一起参与浓缩和净化。
这样，可使循环使用的合格介质降低含泥量，从而维持悬浮液的正常粘度。
分流量的大小，可由控制系统，根据需要调整。
正常生产时，分流量在常量值的上下波动。
应当注意，分流量越大，磁铁矿粉的损失也越大，因此，不应随意增大分流量。
图6－46悬浮液回收与净化流程。
虽然比较简单，但其缺点是细粒磁铁矿粉和细煤泥易损失，故常用于块煤重介质分选悬浮液的回收与净化。
重介质选煤时悬浮液回收与净化的另一种工艺流程，如图4－47所示，它与前者不同之处，稀悬浮液先经低压旋流器分级，其细粒磁铁矿粉和细煤泥从旋流器溢流出来进入浓缩机。
旋流器底流为粗粒磁铁矿粉和粗粒煤泥，进入磁选机。
磁选机精矿进入浓缩机，浓缩机底流由自动控制系统控制，其产物进入合格介质桶。
浓缩机溢流，供脱介筛作为喷水之用。
该流程相对来说比较复杂，优点是能回收细磁铁矿粉和细煤泥，对末煤重介质分选是有利的。
除上述两种流程外，还有一种最简单的直接磁选净化流程，即稀介质不经浓缩或分级，而是直接给入磁选机。
也是采用两段磁选，磁选精矿进合格介质桶，磁选尾矿进入煤泥水系统。
这种流程的优点是缩短了介质循环的路程，减少了管路磨损，提高了悬浮液的稳定性。
采用这种简单流程需具备两个条件一是稀悬浮液量少二是磁选机处理能力要大。
注意，在悬浮液中泥质物的含量是处于动平衡状态。
从上述重介质回收与净化的过程中，显然可知：进入悬浮液系统中的煤泥有原生煤泥和次生煤泥；而从悬浮液系统排出的煤泥包括产品带走的煤泥及稀介质和分流过来的一部分合格介质，经磁选后以尾矿形式排走的煤泥。
重力选矿
重力选矿重力选矿又称重选，就是根据矿粒间由于密度的差异，因而在运动介质中所受的重力、流体动力和其他机械力的不同，从而实现按密度分选矿粒群的过程。
粒度和形状会影响按密度分选的精确性。
重选的特点是：矿粒间存在密度的差异，分选过程在运动介质中进行，在重力、流体动力及其他机械力的综合作用下，矿粒群松散并按密度分层，分层好的物料，在运动介质的作用下实现分离，获得不同的最终产品。
重选的目的，主要是按密度来分选矿粒。
在分选过程中，密度差别起主导作用，应创造条件，以减少矿粒的粒度和形状对分选的影响。
重选的分类：水力分级、重介质选矿、跳汰选矿、摇床选矿、溜槽选矿、洗矿等工艺。
密度大于水的介质称为重介质，矿粒在重介质中进行分选的过程即称为重介质选矿。
重介质选矿法是当前最先进的一种重力选矿法，它的基本原理是阿基米德原理：即浸在介质里的物体受到的浮力等于物体所排开的同体积介质的重量。
密度大于分选介质密度的矿粒，在介质中下沉；密度小于分选介质密度的矿粒，在介质中上浮。
虽然物料在分选机中的分层过程主要决定于物料的密度和介质的密度，但是在分层时，往往有一部分细粒级矿粒，在分选机中来不及分层就被排出，降低了分选效率。
同时，分选机中悬浮液（重液）的流动和涡流；物料之间的碰撞、悬浮液对矿粒运动阻力和矿粒的粒度、形状等因素的影响，都会降低分选效果。
重介质选矿的优点：1）分选效率和分选精度都高于其它的选煤方法。
对于块煤分选效率可达99．5％；对于末煤可达99％。
分选块煤的精度即可能偏差E值可达0.2～0.03；对于末煤分选精度E值可达0.05左右。
2）分选密度的调节比较灵活而且范围宽。
跳汰机分选密度一般控制在1.45～1.90；而块煤重介分选密度一般控制在1.35一1.90；末煤重介旋流器分选密度可以控制在1.20～2.0。
3）分选粒度范围宽。
块煤重介选，其粒限一般为1000～6mm；末煤重介旋流器其粒限可在50～0mm。
（选别深度可达0.1～0.15mm）。
重力选矿知识点
1重力选矿：根据矿粒间由于密度的差异，因而在运动介质中所受重力、流体动力和其他机械力的不同，从而实现按密度分选矿粒群的过程。
2重力选矿的包括的几种方法：1)水力分级、分级使根据颗粒在介质中沉降速度的不同，将宽级别粒群分成两个或多个窄级别粒群的作业。
2)重介质选矿、跳汰选矿、摇床选矿、溜槽选矿、洗矿，洗矿和分级是按密度分离作业，其他则按密度分选的作业3重力选矿的共同特点：（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、流体动力及其他机械力的综合作用下，矿粒松散并按密度分层（4）分层好的物料，在运动介质的作用下实现分离，并获得不同的最终产品4重选工艺原理：（1）颗粒及颗粒群的沉降原理（重介）（2）颗粒群按密度分层的原理（跳汰）（3）颗粒群在回转流中分层的原理（旋流器）（4）颗粒群在斜面流中的分选原理（溜槽）5斯托克斯公式6干扰沉降的附加因素（1）流体介质的粘滞性增加，引起介质阻力变大（2）颗粒沉降时与介质的相对速度增大，导致沉降阻力增大（3）在某一特定情况下，颗粒沉降受到的浮力作用变大（4）机械阻力的产生7颗粒自由沉降速度差学说在垂直流中，床层的分层按轻、重矿物颗粒的自由沉降速度差进行。
同时，颗粒粒度对沉降速度有同样重要的影响。
切乔特对以上关系予以延伸，给出不同密度颗粒在同一介质中沉降时，沉降速度随粒度变化的关系，该关系表明要使两种密度不同的混合粒群在沉降（或与介质相对运动）中达到按密度分层，必须使给料中最大颗粒与最小颗粒的粒度比小于等沉颗粒的等沉比。
8按重介原理学说将混杂的床层视作由局部重矿物悬浮体和局部轻矿物悬浮体构成，在密度方面具有与均质介质相同的性质。
在重力作用下，悬浮体存在着静力不平衡，就像油与水混合在一起，最终导致按密度分层，即在上升水流作用下，密度高的悬浮液集中在下层，而密度低的集中在上层。
当实现正分层时以某种方式改变λ1与λ2的相对值反应发生反分层，此时，两种类群应处于混杂状态9弱紊流分层结构以及作用分层结构由上至下为：稀释层：决定分选粒度下限，约为30-40微米悬移层：对提高重矿物的回收率和品位有重要意义流变层：决定了在重力场中回收粒度下限很难抵御10-20微米沉积层：在成矿浆流膜分选经常是间断作业层流分层结构：稀释层、流变层、沉积层。
5-重力选矿(3)
速介质流中，按密度差异进行分选的过程。物料
在粒度和形状上的差异，对选矿结果有一定的影 响。 实现跳汰过程的设备叫跳汰机。 被选物料给到跳汰机筛板上，形成一个密集的
物料层，这个密集的物料层称为床层。
厚德博学
推动水流在跳汰室内做交 变运动的方法： （1）偏心连杆机构带 动——隔膜跳汰机
成，将圆形配置的尖缩溜槽侧壁去掉，形成一个倒置的 锥面，便构成了圆锥选矿机的工作面。由于消除了尖缩
溜槽侧壁对矿浆流动的阻碍效应，因而改善了分选效果
并提高了单位槽面处理能力。
厚德博学
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特点：圆锥选矿机处理能力大而生产成本低廉，适合
于处理数量大的低品位矿石，甚至用于再选堆存的老尾
矿仍然有利可图。可以装设在陆地选厂或采金船上。
•摇床若按床面层数分，有单层摇床和多层摇床； •按安装方式区分有落地式和悬挂式； •按分选的主导作用力，又可分为重力摇床和离心摇床。
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(1)6S摇床
（2）云锡式摇床
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（3）新型多层摇床
厚德博学
总结： 摇床的分选精确性高是它的突出优点。原矿经过一 次选别即可得到部分最终精矿、最终尾矿和 1～2种中间 产物。平面摇床便于看管和调整。 它的主要缺点是占地面积大、处理能力低。 摇床主要用于处理钨、锡、有色和稀有金属矿石。 多层摇床和离心摇床还用于选别黑色金属矿石和煤炭。 处理金属矿石的有效选别粒度范围是 3～0.02mm ，选煤 时给矿粒度上限可达10mm。 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。
跳汰视频1
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跳汰机中水流运动的速度及方向是周期变化的，这样的 水流称作脉动水流。
重力选矿的应用原理
重力选矿的应用原理1. 简介重力选矿是一种常见的矿石选矿方法，利用物料颗粒在重力场作用下的不同受力情况，将矿石中的有用矿物与废石分离。
该方法广泛应用于矿山领域，可以有效提高矿石的利用率。
2. 重力选矿的基本原理重力选矿利用重力场对不同密度的颗粒进行分离，其基本原理是根据物料颗粒在重力场中所受到的重力、阻力和浮力等力的不同，实现矿石的分离和分类。
2.1 重力作用重力是物质之间相互吸引的力，根据物料颗粒的大小和密度不同，重力的作用也不同。
重力选矿利用物料颗粒在重力场中所受到的重力大小，将物料分为高密度和低密度两部分。
2.2 浮力作用浮力是物体在液体或气体中受到的向上的力，根据物料颗粒的密度不同，浮力的作用也不同。
重力选矿利用物料颗粒在重力场中所受到的浮力大小，将物料分为浮选产品和废弃物两部分。
2.3 阻力作用阻力是物质在流体中运动时所受到的阻碍运动的力，根据物料颗粒的大小和形状不同，阻力的作用也不同。
重力选矿通过控制流体的速度和物料颗粒的大小，实现不同颗粒的分离和分类。
3. 重力选矿的工艺流程重力选矿一般包括破碎、磨矿、分级、重选等工艺过程，以下为常见的重力选矿工艺流程：3.1 破碎和磨矿将原矿料通过破碎设备进行破碎，使其颗粒大小适合进一步处理。
然后将破碎后的矿石送入磨矿设备进行磨矿，使其颗粒更加细化，便于分离。
3.2 分级和重选将磨矿后的矿石通过分级设备进行分级，将颗粒大小不同的矿石分离开来。
然后将分离后的矿石送入重选设备，利用重力选矿的原理，将有用矿物和废石进行分离。
4. 重力选矿的设备重力选矿需要使用一系列专用设备进行实施，以下为常见的重力选矿设备：4.1 均化漏斗均化漏斗用于控制物料颗粒大小的均化，将颗粒过大或过小的物料进行筛分，使其满足后续处理的要求。
4.2 重力选矿机重力选矿机是重力选矿过程中最重要的设备，根据不同的原理和结构，包括重力选矿泥浆脱水器、螺旋选矿机、中药选矿机等多种类型。
4.3 浮选设备浮选设备利用物料颗粒在液体中所受到的浮力大小进行分离，通常包括浮选机、浮选槽等。
《重力选矿》课件
研究和推广重力选矿产生的废弃物资源化利用技 术，实现资源的循环利用。
符合环保法规
确保重力选矿过程符合国家和地方的环保法规和 政策，积极履行企业的环保责任。
06
重力选矿案例分析
某铁矿的重力选矿流程
总结词
该流程采用了重力选矿技术，通过破碎、筛分、洗矿等环节，实现了铁矿的有效分离和 富集。
物颗粒。
螺旋溜槽主要由机体、螺旋叶片 和排料装置等部分组成，可根据 不同矿物颗粒的粒度和密度进行
调节。
螺旋溜槽具有结构简单、处理量 大、分离效果好等优点，广泛应
用于各种矿石的选矿。
03
重力选矿流程
矿石的准备
01
02
03
矿石破碎
将原矿破碎至适当粒度， 以便进行重力选矿。
筛分
将破碎后的矿石进行筛分 ，以分离出不同粒度的矿 石。
操作参数
如给料速度、给料方式等操作参数，也会对重力选矿 效果产生影响。
05
重力选矿的未来发展
技术进步和创新
自动化和智能化技术
利用先进的自动化和智能化技术，提高重力选矿过程的控制精度 和效率。
新材料的应用
探索和开发新型材料，用于改进和优化重力选矿设备，提高其耐 磨、耐腐蚀等性能。
创新工艺流程
研究新的重力选矿工艺流程，以提高资源利用率和降低能耗。
摇床
摇床是一种利用摇动进行选矿的 设备，通过调整床面的倾斜角度 和摇动频率来分离不同密度的矿
物颗粒。
摇床主要由床面、传动装置和调 节装置等部分组成，可根据不同 矿物颗粒的粒度和密度进行调节
。
摇床具有分离效果好、处理量大 、操作简单等优点，广泛应用于
各种矿石的选矿。
螺旋溜槽
5-重力选矿(1)
重力选矿的应用 （ 4 ）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；
（ 5 ）在处理二次再生资源和环境保护等方面也发挥 着重大作用，如废纸、废塑料和废金属的分选；烟气收 尘；无机材料分级提纯等。随着人类对自然资源利用研 究的深入，重选过程理论和重选技术也得到了很大的发 展。今后其在处理低品位资源、二次资源和资源深加工 等方面将发挥很大作用。
均质介质的密度（ ρ）
均质介质的密度是指单位体积的介质质量。
说明：
由于水的膨胀系数很小，在选矿实践中可以把纯水的
密度，看成是不随温度改变的常数。纯水的密度为 1000kg/m3。空气的密度则随外界的温度和压力而变。在 通常条件下（0℃，0.1Mpa），空气的密度为1.293kg/m3。
均质介质的粘度
总结：
在层流流态和紊流流态之间存在过渡流态，在过渡流 态中，粘性力和惯性力共同控制流体的运动。 为了定性反映惯性力与粘性力的相对大小，常用一个 无量纲数来表示惯性力与粘性力的比值，这个无量纲数
称为雷诺数，用Re表示。
雷诺数：
Re
d
υ —是颗粒-介质相对速度；
d—颗粒直径；
ρ —介质的密度；
擦阻力。
介质的流态如图，颗粒 介质相对速度很小时，流体 质点沿流线有条不紊的运 动——层流流态
压差阻力：由于介质的 惯性，使运动矿粒前后介质 的流动状态和动压力不同，
这种因压力差所引起的阻力
为压差阻力。 若颗粒 - 介质相对速度很
大，控制介质运动的力主要
是惯性力，这时流体质点作 杂乱无章的运动——紊流流 态。
2.1 概述
重选基本规律可概括为：松散-分层-分离；
松散和运搬分离几乎都是同时发生的； 松散是分层的条件，分层是目的，而分离则是结果。 理论包括： 颗粒及颗粒群的沉降理论； 颗粒群按密度分层的理论； 颗粒群在回转流中分层的理论； 颗粒群在斜面流中的分选理论。
重力选矿
( ) g 3 6 2v0
不含 d
(2 2 15)
用ψ =f(Re) 曲线画出（对数座标）Re2ψ —Re曲线 和 ψ/Re —Re 曲线。
特定条件下颗粒在介质中自由沉降末速公式
1、斯托克斯沉降末速(Terminal Velocity)计算公式 当G0 = R 时，
适用范围：Re ≤ 1 ，应用时，先知Re范 围好求，但往往事先难以知道雷诺数范围。
2-2-1
。
3 颗粒在静止介质中的自由沉降 自由沉降——单个颗粒在无限空间介质中的沉 降。只受介质阻力，不受其它颗粒及器壁的影响。 1) 球形颗粒在静止介质中的自由沉降末速 a 球形颗粒在介质中沉降末速的通式
阻力R
重力G0
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
上式可改为： dv/dt =g0 – a a ——阻力加速度，与颗粒及介质的密度、粒度、沉降未 速有关。
g0 大小、方向与δ、ρ有关，与粒度、形状无关。 δ>ρ时，颗粒沉降； δ<ρ时，颗粒上浮； δ=ρ时，颗粒悬浮。
2 矿粒在介质中运动时所受的阻力 介质阻力——分选介质作用在矿粒上的阻力； 机械阻力——矿粒与其它周围物体以及器壁间的摩擦、 碰撞而产生的阻力。 机械阻力相当复杂，难以计算。仅分析介质阻力。
不规则矿粒的沉降末速:
vok kd
x v y z
或
vok kdvx y z
用球形系数χ代替形状系数Φ
vok kd
５）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。 ６）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、 旋转介质流分选、摇床分选、斜槽分选等。 本课程将详细介绍以上各选矿方法．
选矿设备中的重力选矿
选矿设备中的重力选矿选矿设备中所选的矿物是地壳中由于自然的物理化学作用或生物作用，而形成的自然元素和化合物。
地球的地壳是由岩石构成的，而岩石则是矿物的集合体。
所以当岩石中的某一成分或某些成分的含量，以当前生产技术水平可以经济地开采、加工、利用时，则该岩石便被称为矿石。
矿石中除含有在当前经济上可利用的有用成分(矿物)外，还含有尚不能利用的成分(矿物)，那些不能利用的成分(矿物)称为脉石(矿物)。
选矿的目的在于从原矿中将有用矿物(或有用成分)分离出来加以富集，构成组分单一的入造富矿(或化合物),E卩所谓精矿。
选矿过程要利用矿石中各矿物某方面的性质差异来完成。
在金属矿选矿过程中，回收的目的金属矿物的密度比脉石高，这时经过选别得到的重产物为精矿，轻产物为尾矿。
重力选矿就是根据矿粒间密度的不同，因而在运动介质中所受重力、流体动力和其他机械力不同，从而实现按密度分选矿粒群的工艺过程，简称为重选。
重选过程中，矿物的分离是在运动过程中逐步完成的。
也就是晚，应该使性质不同的矿粒在重选设备中具有不同的运动状况一一运动的方向、速度、加速度和运动轨迹等，从而达到矿物分离的目的。
同时，一切重选过程都必须在某种介质中进行。
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，矿粒受的介质阻力;不同，其运动状态也不同。
矿粒群在静止介质中不易松散，不同密度、粒度、形矿粒难于互相转移,即使达到分层，也难于实现分离。
对于重选而言，介质的作用是很重要的。
重选所用的介质包括空气水、重液和重悬浮液。
其中用得最多的是水，在缺水的干旱地区或处理某些特殊的矿石时可用空气，此时称为风力选矿。
重液是密度大于水的液体或高密度盐类的水溶液，矿物在其中可以严格按密度分开，但是由于这类液体价格昂贵，故只限于在实验室使用。
重悬浮液是由密度较的固体微粒与水组成的混合物，其表观密度高于轻产物的密度，而低于重产物的密度，故可起同重液一样的作用。
矿石重力选矿技术
,
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 矿 石 重 力 选 矿 技 术
流程
05 矿 石 重 力 选 矿 技 术 的优势与局限性
02 矿 石 重 力 选 矿 技 术 概述
04 矿 石 重 力 选 矿 技 术 的应用
06
矿石重力选矿技术 的经济效益与社会
效益
Part One
产品处理与检测
矿石破碎：将大块矿石破碎成小颗粒，便于后续处理 矿石研磨：将破碎后的矿石研磨成更细的颗粒，提高重力选矿效果 重力选矿：利用矿石的密度差异，通过重力作用将不同矿物分离 产品检测：对选矿后的产品进行检测，确保产品质量和纯度
Part Four
矿石重力选矿技术 的应用
铁矿石选矿
铁矿石选矿的方法：重力选 矿、磁选、浮选等
其他金属矿石选矿
铜矿石：采用重力 选矿法，提高铜矿 石品质
铅锌矿石：利用重 力选矿技术，提高 铅锌矿石回收率
镍矿石：采用重力 选矿法，提高镍矿 石品质和回收率
钨矿石：利用重力 选矿技术，提高钨 矿石品质和回收率
Part Five
矿石重力选矿技术 的优势与局限性
技术优势
效率高：重力选矿 技术可以快速分离 出矿石中的有用矿 物
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
扩大应用范围：研究适用于不同类 型矿石的重力选矿技术，扩大应用 范围。
智能化与自动化：结合现代科技， 实现重力选矿技术的智能化和自动 化，提高生产效率和安全性。
Part Six
矿石重力选矿技术 的经济效益与社会
效益
提高资源利用率
矿石重力选矿技术可以提高矿石的回收率，减少浪费。 该技术可以降低生产成本，提高经济效益。 矿石重力选矿技术可以减少对环境的污染，提高社会效益。 该技术可以促进资源的合理利用，实现可持续发展。
矿物加工中重力分离技术的优化
矿物加工中重力分离技术的优化在矿物加工领域，重力分离技术一直占据着重要的地位。
它凭借着相对简单的原理和操作，在众多分离方法中脱颖而出。
然而，为了适应不断变化的工业需求和提高分离效果，对重力分离技术的优化显得至关重要。
重力分离技术的核心原理是基于不同矿物颗粒在重力场中的沉降速度差异。
较重的矿物颗粒沉降速度快，较轻的则沉降速度慢，通过巧妙地设置条件，实现矿物的分离。
这种技术在处理粗粒级物料时效果显著，但在面对细粒级物料时，往往会遇到一些挑战。
首先，我们来谈谈设备方面的优化。
传统的重力分离设备，如跳汰机和摇床，在一定程度上存在着效率不高、处理量有限的问题。
为了改善这一状况，新型的离心选矿机应运而生。
离心选矿机利用离心力来增强重力场的作用，从而大大提高了细粒级矿物的分离效率。
其独特的结构设计，使得矿物颗粒在高速旋转的离心力场中能够更快地实现分层和分离。
在工艺流程的优化上，我们需要更加注重前期的预处理和后续的精选步骤。
预处理阶段，通过破碎和磨矿作业，将矿石粒度控制在合适的范围，有助于提高重力分离的效果。
合理的磨矿细度不仅能够使有用矿物充分单体解离，还能避免过磨导致的矿物泥化，影响后续的分离。
后续的精选步骤则可以采用多段重力分离流程，对初步分离得到的产品进行进一步提纯。
例如，通过串联多个不同类型的重力分离设备，如先使用跳汰机进行粗选，再用摇床进行精选，可以逐步提高产品的品位。
操作参数的优化也是不可忽视的一个环节。
给矿浓度、给矿速度、水流速度等参数的合理调整，直接影响着重力分离的效果。
过高的给矿浓度可能导致矿浆的粘度增加，影响矿物颗粒的自由沉降；而给矿速度过快则可能使设备无法及时处理，导致分离效果不佳。
此外，在重力分离过程中，添加适当的药剂也能起到优化的作用。
例如，使用分散剂可以减少矿粒之间的团聚，使它们更好地在重力场中分散开来，从而提高分离效率；而使用絮凝剂则可以将细小的有用矿物颗粒凝聚成较大的团粒，加快其沉降速度。
选矿过程模拟与优化_第五章重力选模型
a （i）对于M曲线： x0 0, b xn 100 ,对 y 值，即灰分量，y0 0, y n 总灰分量 。这使 得 M 曲 线 通 过 原 点 ( 0, 0 ) 和 终 点 (100, 总灰分量) 。 a （ii）对 曲线： x0 min 1.25, b xn max 2.6 ， 对Y值，即产率 y0 0, yn 100，这使得曲线 通过原点 1.25, 0 ) 和终点 ( 2.6, 100) 。 ( （iii）对于边界条件： 二个边界点的二阶导数取 ， 均按自然样条处理。 M0 Mn 0 这样，我们就可以给出浮沉资料后， 建立相应的可选性曲线三次样条函数模 型了。
3．这五条曲线中最重要的就是基元灰分曲线， 这 是一条微分曲线，其数学表达式可写成： (A) lim 0 式中：ω为密度级含量，A为密度级灰分 公式表达了分选产物的理论边界灰分，曲线 弯曲程度表达了分选的难易程度。 4．在β、θ、λ曲线中，都存在着浮沉资料不 能确定的端点，这些端点要人为地确定，这就 是所谓虚拟型值点。在计算机建模时，如果用 外插法确定也是不准确的。所以在这方面就不 如采用迈耶尔曲线。
（2）移轴，将分配曲线的分布中心（拐 点）平移到纵轴上，平移后的新坐标 为 lg(d 1) lg(dp 1) ，分配曲线由Ⅱ→Ⅲ。 （3）扩大横坐标的比例，使较陡的分配曲 线与较平缓的正态分布积分曲线重合。 要使二者完全重合较困难。 简便办法是使二者在分配率25%、50%和 75% 三点重合，从而达到近似重合的目 的。
目前，建立M曲线和密度曲线模型， 一般均采用样条插值方法。 在建立M曲线和密度曲线的三次样 条函数模型时，除对样条函数一般要 求外，结合专业要求，再设定如下条 件： （1）对函数区间的设定 在 分 析 的 三 次 样 条 函 数 区 间 [ a, b] ， a 选煤中规定： x0 , b xn
第五章 重选试验-15
例：
表 2—8—1 浮沉试验煤样重量与粒度级别的关系
煤样粒级，mm >100 100~50 50~25 25~13 13~6 煤样最小重量， 150 100 30 15 7.5 ㎏ 6~3 4 3~0.5 2 <0.5 1
表 2—8—2 不同密度氯化锌重溶液中氯化锌含量
重溶液密度， 1.30 ㎏/L 氯化锌含量， 31 % 1.40 39 1.50 46 1.60 52 1.70 58 1.80 63 1.90 68 2.00 73
5.2 比重组分分析和可选性曲线
2、将试样按比重分离
比重选择：按分离精度要求，选择4-8个比重
按比重分离的方法：逐块测比重法; 浮沉试验:重液分离 、重悬浮液分离、磁流体分离。 ① 逐块测比重法：将大于10mm的物料筛分成窄级别，用四分法在每 级中缩分出200个矿块为试样，洗净凉干后用比重 天平法进行逐块测定其比重（P81）。然后将测定 过比重的矿块按其一定的比重间隔分为几堆，分别 称重、磨细送化验。 划分比重间隔的原则：靠近分离比重间隔取窄些；高比重范围间隔取 宽些；五、六个不同比重的组分。 适用范围：分离块状物料。
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5.1 概述
（一）不同比重矿物分离判据（重选分离的判据）
⑴ E＞5 属极易重选矿石，除＜5～10um的细粒外，各粒 级均可用重选； ⑵ 2.5<E<5 属易重选矿石，有效选别粒度下限＋19um，但 38～19um的效果较差； ⑶ 1.75<E<2.5 属较易重选矿石，有效粒度下限＋38um，但 －75＋38的选别效率较低； ⑷ 1.5<E<1.75 较难重选矿石，重选有效选别粒度下限0.5mm； ⑸ 1.25<E<1.5 难重选矿石，只能处理粗物料且效率低； ⑹ E<1.25 极难重选矿石，一般不采用重选而采用其他选 别方法
重力选矿知识
床层分层之后的位能E2为：
h h ⎞ ⎛ E 2 = 2 m 2 + ⎜ h2 + 1 ⎟ m1 2 2 ⎠ ⎝
分层前后位能的降低值△E为：
Δ E = E1 − E 2 =
1 ( m 2 h1 − m1h2 ) 2
床层是自然堆积而成的。设自然堆积时的轻物料与重物料的容积浓度 分别为λ1 和λ2 ；轻、重物料的密度分别为δ1 和δ2 ；介质密度为 ρ，则可得 m1=Ah1λ1δ1 m2=Ah2λ2δ2
Re 有关。不同情况下，它们各自
所占比例不同，但归根结底，都由介质粘性所致。
常见的几种干扰沉降形式
a 颗粒在密度和粒度均一的粒群中沉降; b 颗粒在粒度相同而密度不同的粒群中沉降; c 颗粒在密度和粒度均不相同的粒群中沉降; d 粗颗粒在微细分散悬浮液中沉降
（三）干涉沉降的等降比
将一组粒度不同、密度不同的宽级别粒群置于上升介质 流中悬浮，流速稳定后，在管中可以看到固体容积浓度自上而 下逐渐增大，而粒度亦是自上而下逐渐变大的悬浮柱。如图 在悬浮体下部可以获得纯净的粗粒重矿物层，在上 部能得到纯净的细粒轻矿物层，中间段相当高的范围内是混杂 层。这是宽粒级混合物料在上升介质流的作用下，各种颗粒按 其干扰沉降速度的大小而分层的结果。各窄层中处于混杂状态 的轻重颗粒，因其具有相同的干扰沉降速度，故称其为干扰沉 降等降颗粒。它们的粒度比称之为干扰沉降等降比 。以符号 e 0 表示，即 = d1
代入式（2-5-3）中，得
hh ΔE = 1 2 A(λ 2δ 2 − λ1δ 1 ) 2
由于在分层过程中，床层内轻、重物料各自的数量不发生变化，式中的A 为定值,而且当分层过程可以发生时△E必定为正值。因此，也就存在着 λ2δ2＞λ1δ1 由此可见，从位能分层的观点来说，床层在跳汰过程中，由不同密度颗 粒所组成的粒群， 其散密度λδ的不同，是分层的基本依据，散密度高者处 于最底层。粒群的散密度是矿粒的密度δ与粒群在自然堆积状态时的固体容积 浓度λ的乘积，而λ又是矿粒形状及粒群粒度组成的函数；所以，跳汰分层的 结果，不仅取决于矿粒的密度，而且还与矿粒形状及粒群粒度组成有关。粒度 相同而密度不同的两种矿粒， 在自然堆积时，其又是相同的，因此，分层结 果必然是高密度矿粒位于下层，低密度矿粒位于上层；若密度相同而粒度不同 的两种矿粒，在自然堆积时，大粒度者又较高，故分层结果必然是粒度大的位
重力选矿方法简述
重力选矿方法简述重力选矿是按矿物密度差分选矿石的方法，在当代选矿方法中占有重要地位。
重选的优势在于它处理的矿石粒度广泛，它能够分选其他选矿法无能为力的粗粒矿石，重选设备一般来说结构相对简单、易于制造、生产中不耗用贵重的药剂，同时排出的废弃尾矿对环境也少污染。
重选方法有以下几种：1、重介质选矿2、跳汰选矿3、摇床选矿4、溜槽选矿5、螺旋选矿6、离心选矿7、风力选矿现将这几种重选方法作个简单的叙述和对比。
一、重介质选矿重介质选矿是指在密度大于1000㎏/m3的介质中进行的选矿过程。
介质的密度一般选择在矿物中轻矿物和重矿物的密度之间，当严格控制介质的密度时（波动范围≤20千克/米3），可使密度差只有50~100千克米3的两种矿物有效分离。
重质选矿在工业上应用已有70多年的历史，主要用在矿石预选上，即在粗粒条件下选出脉石或围岩，减少细磨深选矿石量，并提高入选矿石品位。
目前它已在处理铁、锰、铅、锌、锡、锑、煤矸石、金刚石及其它金属和非金属矿石方面广为应用。
入选石粒度上限为50~150mm，下限为2~3mm。
重介选矿工艺包括矿石准备、介质制备、矿石分选、介质脱出、介质再生等项作业。
缺点是其中的介质制备、介质脱出及介质再生需要一套完整的设施，相对比较复杂。
重介质选矿的优点是（按一定的要求配制介质密度），分离密度可精确控制，能使密度差很小的矿物有效分离。
单位面积的处理量大，选矿成本低。
一般的中小型选厂较少使用。
二、跳汰选矿跳汰选矿是重力选矿的主要方法之一，属于深槽分选作业。
跳汰选矿，除了很微细的物料以外，几乎可以处理各种粒度的矿物原料，工艺操作简单，设备处理能力大，并可在一次选别中得到某种最终产品，因此生产中应用很广泛。
用跳汰处理原煤约占总选煤量40%。
对于金属矿石，则是处理粗、中粒铁矿石、锰矿石及铬矿石的主要方法。
并大量用于选别不均匀嵌布的钨、锡矿石的较粗粒部份。
用跳汰机处理含金砂矿、含铌、钽、钛、锆的原生矿石和砂矿均有广泛用场，同时也是选别金刚石的主要方法。
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a x0 0, b xn 100 ,对 （i）对于M曲线： y 值，即灰分量，y0 0, y n 总灰分量 。这使 得 M 曲 线 通 过 原 点 ( 0, 0 ) 和 终 点 (100, 总灰分量) 。 a x0 min 1.25, b xn max 2 .6 （ii）对 曲线： ， 对Y值，即产率 y0 0, yn 100，这使得曲线 通过原点(1.25, 0 ) 和终点 ( 2.6, 100) 。 （iii）对于边界条件： 二个边界点的二阶导数取 ， 均按自然样条处理。 M0 Mn 0 这样，我们就可以给出浮沉资料后， 建立相应的可选性曲线三次样条函数模 型了。
当W 0时, W A 0
W 100 时, W A 100 Af
（ A f 为原煤灰分）
（b）有了累积产率和灰分量的关系，可以 比较方便地计算出其它数质指标。 为了推导方便，我们把M曲线的自变量 和因变量交换一下。 即： L f (W ) 式中： W ——浮物累积重量； L ——浮物累积灰分量。 这样，我们可以很方便地由M曲线，导出 其它指标：
二、迈耶尔曲线
1．迈耶尔曲线（M曲线）表示浮物累积产率与 平均灰分的关系，即纵坐标表示浮物累积产率， 横坐标表示浮物平均灰分。
R 0 P1
浮 物 产 率 ， %
50
P2 P3 P4
80
P5 A P6
100 0 5 10 15 20 25 30 35
迈耶尔曲线
平均灰分，%
2．改进后的M曲线：纵坐标仍然是累积产 率，横坐标则是累积灰分量，所以改进 后的M曲线表示是 r～ 灰分量关系。 3．改进后M曲线优点： （a）M曲线上的二个端点可以由原始数据 确定，不必设虚拟型值点。
①将M曲线微分，得到曲线
lim (W A) f (W ) lim f (W ) W 0 W 0 W W
②函数在化简 (Wi , Wi1 ) 上一阶差分， 就是该区间的平均灰分：
f (Wi 1 ) f (Wi ) A Wi 1 Wi
③当 Wi 0 时，得到浮物累积灰分
第五章
第一节
重力选数学模型
重力选数学模型的研究现状
一．重力选煤中，工艺计算一般要解决以下 几个问题
（1）原煤可选性的分析 （2）产物的实际产率、灰分和分选效率的计算 （3）产物产率和灰分的预测 （4）最大产率的计算
解决上述问题，过去一直是用手工进 行计算的，以及作图分析，但是手工计算 速度慢，效率低，作图精度也不够，但对 我们同学来说，二种方法都应该兼顾，用 了手工算过以后，可以加深理解。 由于手工计算效率低，精度不够，所 以现在我们利用计算机进行优化计算，计 算机的预测与手工计算本质上是相同的， 但由于引入了计算机，我们就可以使用一 些新的数学方法，建立起供计算机使用的 数学模型进行计算。
2．实现可选性数据的细化的方法： 可以采用二种方法： （a）用曲线拟合的方法，也就是根据试验出来的 可选性数据，用曲线拟合的方法找出可选性曲线 方程，然后用该方程求出相应的可选性数据。 （b）采用插值方法，用试验出来的数据点，求出 中间所需的数据点。 下面我们介绍样条插值的可选性数据细化。 为了能够得到加密后比重区间的产率和灰分， 我们可采用迈耶尔曲线的函数关系和密度曲线的 函数关系，即利用6级浮沉试验的累积重量和累 积灰分量作为插值结点，用插值方法找到它的表 格函数。
②分配曲线模型 重选过程数学模型的研究中，许 多研究工作者都把重点放在重选产物 的预测上，其预测方法一般采用分配 率的方法，所以许多研究工作者都把 研究重点放在分配曲线模型上，提出 了很多分配曲线经验模型。
第二节
煤炭可选性曲线数学模型
一、煤的可选性曲线 1．来源：煤的可选性曲线一般都通过 煤的浮沉 试验来了解的。 2．亨利曲线包括五条曲线：浮物累积 曲线，沉物累积曲线，基元灰分曲线， 密度曲线和±0.1含量曲线。
3．这五条曲线中最重要的就是基元灰分曲线， 这 是一条微分曲线，其数学表达式可写成： (A) lim 0 式中：ω为密度级含量，A为密度级灰分 公式表达了分选产物的理论边界灰分，曲线 弯曲程度表达了分选的难易程度。 4．在β、θ、λ曲线中，都存在着浮沉资料不 能确定的端点，这些端点要人为地确定，这就 是所谓虚拟型值点。在计算机建模时，如果用 外插法确定也是不准确的。所以在这方面就不 如采用迈耶尔曲线。
目前，建立M曲线和密度曲线模型， 一般均采用样条插值方法。 在建立M曲线和密度曲线的三次样 条函数模型时，除对样条函数一般要 求外，结合专业要求，再设定如下条 件： （1）对函数区间的设定 在 分 析 的 三 次 样 条 函 数 区 间 [ a, b] ， a x0 , b x n 选煤中规定：
二．目前重选模型一般包括以下几种模 型
①可选性曲线数学模型（包括理论可选性 模型，实际可选性模型） 对于原煤可选性分析，采用手工计 算中，往往采用图解法，由于绘制曲线 十分费时，而且精度较差，所以效率不 高。建立原煤可选性数学模型，准确性 提高，有助于更进一步研究可选性变化 规律，以便能预测原煤的粒度和密度组 成，而且采用了计算机，所以就大大提 高了效率。
A f (Wi 1 ) Wi 1
④当 Wi 1 100 时，得到沉物累积灰分
f (100) f (Wi ) A 100 Wi
结论：通过上面以亨利曲线和M曲线特点 的分析，由于M曲线有上述优点，所以我 们只要建立起迈耶尔曲线和密度曲线的数 学模型就可以得到全部可选性资料。
三、可选性曲线三次样条函数模型
四、可选性数据的细化
1．什么叫可选性数据的细化？ 在分选作业的预测计算中，为了使计算结 果更准确，往往希望增加浮沉试验的密度级， 但要用浮沉试验来增加密度级是十分困难的。 建立了可选性模型，利用计算机通过计算的办 法将浮沉试验加密，取得符合需要的一组新的 可选性数据，这种方法称为可选性数据细化。 具体地说，我国选煤厂的浮沉试验，大多 数采用6级浮沉，如果想要提高分选过程预测精 度。我们一般可以把它细分为25级，每级产率 为4％（称为规格化的可选性数据） 下面我们介绍一下利用M曲线函数，细化可 选性数据方法。