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
第一节 重力选矿概论
一、重选的过程与特点
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(包括水、空气、重介质等)中，由于它们受到 不同的介质阻力，才形成运动状态的差异。矿粒群在静止 介质中不易松散，不同密度、粒度、形状的矿粒难于互相 转移，即使达到分层，亦难以实现分离。
物料在跳汰过程中之所以能分层，起主要作 用的内因，是矿粒自身的性质，但能让分层得以 实现的客观条件，则是垂直升降的交变水流。
图2—5—1 矿粒在跳汰时的分层过程
a-分层前颗粒混杂堆积； b-上升水流将床层托起； c-颗粒在水流中沉降分层； d-水流下降，床层密集，重矿物进入底层
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。脉动水每完成一次周期性变化所用的时 间即为跳汰周期 。在一个周期内表示水速随时间变化的关系 曲线称作 跳汰周期曲线 。水流在跳汰室中上下运动的最大位 移称为水流冲程。水流每分钟循环的次数称为冲次。
二、矿粒在介度中的干涉沉降
实际选矿过程，并非是单个颗粒在无限介 质中的自由沉降，而是矿粒成群地在有限介质 空间里的沉降。这种沉降形式，称为干涉沉降。
干涉沉降时，矿粒不仅受到介质阻力，而 且还受到周围矿粒和器璧所引起的机械阻力的 作用；即使是介质阻力，也会由于周围矿粒的 影响，较自由沉降时要大。
三、等降比（等沉比）
二、重介质的种类
分选介质主要是重液和重悬浮液。 重液是均质液体(无机盆类水溶液，如杜列液，即 KI+HgI2水溶液，密度3.17~3.2；和有机液体，如三溴甲烷， 即CHBr3四溴乙烷即C2H2Br4等与有机溶剂组成的液体，其 密度2.9～3.0)。 重悬浮液是由高密度的固体颗粒(一般称为悬浮质，如 硅铁、重晶石、磁铁矿、方铅矿、刚玉等)和水构成的固液 两相分散体系，它是密度高于水的非均匀介质。 重介质应具有密度高、粘度低、不与矿粒发生反应、无 毒、无蚀、价廉、易回收等特点。重液稀缺、有毒、价贵， 目前仅用于实验室的重液分析。工业上则广泛应用重悬浮 液，它可配成1.25～4.0的密度。 重介质选矿工艺一般包括矿石准备、选别、悬浮液的回 收和再生。
煤炭分选中，跳汰选煤占很大比重。全世界每年入选煤 炭中，有 50%左右是采用跳汰机处理；我国跳汰选煤占全部 入选原煤量的 70%。另外跳汰选煤处理的粒度级别较宽，在 150~0.5 mm范围；既可不分级入选，也可分级入选。跳汰选 煤的适应性较强，除非极难选煤，均可优先考虑采用跳汰的 方法处理。
二、重介质的种类与加重质的选择
重悬浮液中加重质（悬浮质）的选择：
重液是一些密度高的有机液体或无机盐类的水溶液。 重悬浮液是由密度大的固体微粒分散在水中构成的 非均质两相介质。高密度固体微粒起着加大介质密 度的作用，故称为加重质。
加重质的选择，工业上所用的加重质常用的有下列几种：
硅铁：选矿用的硅铁Si含量为13～18%，这样的硅铁密度为 6.8g/cm3，可配制密度为3.2～3.5g/cm3的重悬浮液。
重介质旋流器的优点:
(1)分选拉度下限低(0.5毫米); (2)可使用较低密度的悬浮液获得较高的分选密度 (一般增高0.2~0.4),扩大了悬浮质来原和降低了成本; (3)离心力可破坏结构物，故减小了粘度对分选的不 利影响; (4)分选速度快、单位面积生产率大。
缺点：
设备磨损大，悬浮液循环量大，入选粒度范围 窄，介质净化系统和调整控制复杂。
（四）矿粒的自由沉降等沉比 沉降过程中，往往存在某些粒度大、密度小的矿
粒同粒度小、密度大的矿粒以相同沉降速度沉降的现
象，这种现象 ,叫做等沉现象。密度和粒度不同但具有
相同沉降速度的矿粒，称为 等沉颗粒。等沉颗粒中，
小密度矿粒的粒度与大密度矿粒的粒度之比 ，称为等
沉比。常以 e0 表示。
例如：两等沉粒，其密度和粒度分别以 dV1 、δ1及
不论矿粒的粒度和形状如何，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Βιβλιοθήκη 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0.1~0.05毫米的物料。
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。它可别除脉石，恢复矿石地质品位，使 得高效采矿方法的使用成为可能。
影响重介质选矿过程的重悬浮液性质，是指其
密度、粘度和稳定性。
1、悬浮液的密度
悬一浮、液悬的密浮度液由的固一密水度两相构成，其大小：
（（二C一））=悬悬浮浮液液+的(密1有度-效的)密特度点
式中：
C ——悬浮液的密度
——加重质的密度
——水的密度
——悬浮液的固体容积浓度
由上式可知，悬浮液密度与加重质的密度及悬浮
4、斜轮重介质分选机
1—分选槽；2—斜提升轮；3—排煤轮；4—提升轮轴；5—减速装置； 6、14—电动机；7—提升轮骨架；8—齿轮盖；9—立筛板；10—筛底；
11—叶板；12—支座；13—轴承座；15—链轮；16—骨架；
4、立轮重介质分选机
第六节 跳汰分选
一、 概 述
跳汰选矿是指物料主要在垂直上升的变速介 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。
dV2 、δ2 表示，且设δ2 >δ1 ，因 υ01 =υ02 ，所以，
d V1 > d V2
，故
e0
=
d V1 d V2
>1
（2-2-27）
第三节 重介质分选
一、重介质选矿的基本原理
重介质选矿是在密度大于水的介质中，使矿拉 群按密度分选的一种选矿方法。它的基本原理是 阿基米德定律。通常使分选介质的密度ΔC界于小 密度（δ1）和大密度（δ2）矿物之间，即
方铅矿：纯的方铅矿密度为7.5g/cm3，配制的悬浮液 密度可达3.5g/cm3。
磁铁矿纯磁铁矿密度为5.0g/cm3，左右，配制的悬浮液密度最 大可达2.5g/cm3。
选择的加重质，应具有足够高的密度，且在使用过程 中不易泥化和氧化，来源广泛，价格低廉，便于制备 与再生。
三 、悬浮液的基本性质
四、重介质分选设备
1、重介质旋流器 2、重介质振动流槽 3、重介质鼓形分选机 4、斜轮分选机 5、立轮分选机
1、重介质旋流器 工作原理：
由于离心力的作用，在重介质旋流器中的悬浮 液密度是自上至下，自内至外逐渐增大的(图4-26)。 这种密度分布的不均匀性，对提高分选精确度作用 很大。当矿粒和一定密度的悬浮液自旋流器给料口 以切线方向给入时，矿粒在器内不同高度按密度多 次分选，直至锥端附近才达到最终分离。密度大的 矿粒，随下降流由沉砂口排出;密度小者随上升流由 溢流口排出，分别获得轻、重产品。
适宜的悬浮液应有较高密度、较好稳定性和较 小粘度。据此，应选择合适的价廉质优的悬浮质。 实践中可据固体容积浓度的限定范围(10～25%)，据 公式计算所需悬浮质的密度。悬浮质的粒度组成， 一般要求－200目占80～90%，最大粒度不超过 0.1～0.2毫米。此外，还可采取附加机械作用(如搅拌、 摇动)、介质的流动、加人药剂(如分散剂、稳定剂)、 及时调整生产过程和净化介质等措施，保证选矿所 要求的悬浮液基本性质。
沉降是最基本的运动形式。松散可以看作矿粒在 上升介质流中沉降的一种特殊形式。
一、矿粒在介质中的自由沉降
矿粒在流体介质中的沉降是重力分选过程中矿粒最基 本的运动形式，松散可以看作矿粒在上升介质流中沉 降的一种特殊形式。矿粒固体本身的密度、粒度和形 状不同，而有不同的沉降速度。为便于研究，首先分 析颗粒的自由沉降规律，在此基础上，再进一步讨论 粒群存在时的干扰沉降运动。 沉降过程中，最常见的介质运动形式有静止、上升和 下降流动三种。 单个颗粒在无限宽广的介质中的沉降，称为自由沉降。 这是最简单的沉降运动形式。其运动状态，受重力和 阻力支配。