第1章固体二次资源利用的基本方法

第1章固体二次资源利用的基本方法

1 二次资源利用的基本方法及原理

1.1固体物料的物理化学性质

固体二次资源包括矿山尾矿、冶金渣尘、化工渣、粉煤灰等，其资源种类纷繁复杂，其物理化学性质各异。

1.1.1物理性质

1.1.1.1几何特征

固体二次资源物料的几何特征主要包括颗粒的大小、外形、表面形态（如表面粗糙度、孔隙度等）及比表面积等。颗粒的形状，将影响到它在介质中的沉降速度、界面化学行为、流变性质、滤渣的孔隙和滤饼的比阻等。单个颗粒的几何特征及颗粒群的粒度组成是固体二次资源利用过程中应充分考虑的关键性因素。

（1）颗粒的大小

固体二次资源通常是碎散物料群体，构成该群体的颗粒大小不一，形状各异，在技术上可引入“粒径”、“粒度”、“粒级”、“粒度组成”及“平均粒度”等概念来描述其粒度特性。

粒径和粒度是用来表示颗粒大小最常用的两个术语。粒径是以单颗粒为对象，表示颗粒的大小；而粒度则是以粒群为对象，表示所有颗粒

大小的总体概念。

在固体二次资源利用中，对粒群大小的描述，常用平均粒度的概念。粒群的平均粒度是表征颗粒体系的重要几何参数，两个平均粒度相同的粒群，完全可能具有差异很大的粒度组成。描述粒度特性最好的方法是查明粒群的粒度组成，它反映了粒群中各种颗粒大小及对应的数量关系。

（2）颗粒的形状

颗粒的轮廓边界或表面上各点的图像，称作颗粒的形状，颗粒的形状是颗粒的大小外又一个重要的几何特征。主要包括球形、针状、不规则体、多角状、枝状、纤维状、多孔状及浑圆状等，也可用形状系数和形状指数等定量方式进行描述。固体二次资源利用中各作业的性质、效率在很大程度上也取决于物料颗粒的形状。

（3）颗粒的比表面积

颗粒单位体积（或单位质量）物体的表面积，称为该物体的比表面积或比表面。

比表面积是衡量物质特性的重要参量，其大小与颗粒的粒径、形状、表面缺陷及孔结构密切相关；同时，比表面积大小对物质其他的许多物

理及化学性能会产生很大影响，特别是随着颗粒粒径的变小，比表面积成为了衡量物质性能的一项非常重要的参量。颗粒的比表面积对颗粒表面性质具有较大影响，并影响固体二次资源的分选利用过程。

1.1.1.2磁性

磁性是物质最基本的属性之一，自然界中各种物质都具有不同程度的磁性，一般采用比磁化率来衡量物质磁性的强弱。少数固体二次资源能表现出很强的磁性，而大多数固体二次资源的磁性较弱，固体物料的磁性差别是进行磁力分选的重要依据。

比磁化率X>3.8×105m3/kg的物质，在磁场强度H0达120kA/m（～1500O e）的弱磁选机中可得到回收的，称强磁性物质。如磁铁矿、磁赤铁矿（γ－赤铁矿）、钛磁铁矿等。

比磁化率X＝7.5×106～1.26×107m3/kg（或CGSM制中X＝6×104～10×106cm3/g）的物质，在磁场强度H0为800～1600kA/m（10000～20000O e）的强磁选机中可以回收的，称为弱磁性物质，如赤铁矿、菱铁矿、褐铁矿、软锰矿、硬锰矿、钛铁矿、黑云母、绿泥石、蛇纹石、橄

榄石和石榴石等。

固体颗粒的磁性受到很多因素的影响，来自不同产地、不同杂质含量、不同晶体结构的固体二次资源颗粒，其磁性往往也不相同，有时甚至差别很大。所以对于一种具体的固体二次资源颗粒，必须通过实际测定才能确定其磁性的强弱。

1.1.1.3电性

物质的电性是指它们的电阻（或电导率）、介电常数、比导电度等。由于各种固体二次资源物料的组成不同，表现出的电性也有明显差异，即使是属于同一种固体二次资源物料，由于所含杂质不同，其电性质亦有差别。

（1）电阻

根据固体颗粒所测出的电阻值，可将颗粒分为导体、非导体和中等导体三种类型。根据物料的电阻（或电导率）可以判断用电选法对两种物料进行分选的可能性。二者的电阻差别越大，越容易实现分离。

在通常的电选过程中，导电性好的导体物质，其电阻小于106Ω，可作为导体分出；物质电阻大于107Ω，导电性很差，作为非导体分出；电阻介于106Ω～107Ω之间的半导体物质，一般作

为中间物料分出。

（2）介电常数

介电常数是介电体的一个重要电性指标，通常用ε表示，表征介电体隔绝电荷之间相互作用的能力。电介质的介电常数越大，表示它隔绝电荷之间相互作用的能力越强，其自身的导电性也越好。反之，介电常数越小，电介质自身的导电性就越差。

介电常数的大小与电场强度无关，仅与所使用的交流电的频率和环境温度有关。介电常数是衡量和判定物质能否采用电选分离的重要判据，介电常数越大，导电性越好，反之导电性差。一般情况下，介电常数ε≥12时，属于导体，可用常规电选分离；介电常数ε<12时，若两种物质的介电常数仍然有较大差别，则可采用磨擦电选使之分离。

（3）比导电度

比导电度也称为相对导电度，它也是表征物料电性质的一个指标。物料的比导电度越小，其导电性就越好。

国际上习惯以石墨成为导体时所需要的最低电压（2800V）为标准，把其它矿物在电场中

成为导体时所需要的电位差与此标准相比较，两者的比值称为矿物的比导电度。例如，钛铁矿所需的最低电压为7800V，其比导电度为 2.51（=7800/2800）。显然，两种物料的比导电度相差越大，就越容易在电场中实现分离。

根据物料的比导电度可以确定电选时采用的最低分选电压。如金红石的比导电度为3.03，使其成为导体的电压必须大于8484V。

1.1.2表面化学性质

物质的表面化学性质主要包括表面电性、表面润湿性及表面改性等，它们直接影响固体二次资源物料中各组分间的分散、凝聚及浮选行为。

1.1.

2.1表面电性

当固体物料在水中分散时，在与水发生作用的同时，也与溶于水中的溶质发生作用，所以当物料与液体接触时，其表面会产生溶解、电离或吸附等现象，使表面带有某种电荷。而在固-液界面的液层中则带有另一种符号相反的电荷，在固-液界面形成双电层，同时使物料与水溶液界面之间产生电位差。物料的这种表面电性主要起源于优先溶解、优先吸附和电离作用等。物料表面电性的符号及其数值的大小，在很大程度上影