選礦工藝與設備的概論

1 粉碎工藝與設備粉碎是大塊物料在機械力作用下粒度變小的過程。粉碎是礦物加工過程的重要環(huán)節(jié)。粉碎可分為四個階段：破碎、磨礦、超細粉碎、超微粉碎。粉碎過程是高能耗的作業(yè)，粉碎過程的基本原則是“多碎少磨”。1.1 破碎流程（1）一段破碎流程。一段破碎流程一般用來為自磨機提供合適的給料，常與自磨機構成系統(tǒng)。該工藝流程簡單，設備少，廠房占地面積小。（2）兩段破碎流程。該流程多為小型廠采用。(3) 三段破碎流程。該流程的基本形式有三段開路和三段一閉路兩種。（4）帶洗礦作業(yè)的破碎流程。當給料含泥（-3mm)量超過5%~10%和含水大于5%~8%時，應在破碎流程中增加洗礦作業(yè)。1.2 磨礦分級工藝流程（1）球磨、棒磨流程對選礦而言，采用一段或兩段磨礦，便可經濟地把礦石磨至選礦所需要的任何粒度。兩段以上的磨礦，通常是由進行階段選別的要求決定的。一段和兩段流程相比較，一段磨礦流程的主要優(yōu)點是：設備少，投資低，操作簡單，不會因一個磨礦段停機影響到另一磨礦段的工作，停工損失少。但磨機的給礦粒度范圍寬，合理裝球困難，不易得到較細的最終產物，磨礦效益低。當要求最終產物最大粒度為0.2~0.15mm（即60%~79%-200目），一般都采用一段磨礦流程。小型工廠，為簡化流程和設備配置，當磨礦細度要求80%—200目時，也可用一段磨礦流程。兩段磨礦的突出優(yōu)點是能夠得到較細的產品，能在不同磨礦段進行粗磨和細磨，特別適用于階段處理。在大、中型工廠，當要求磨礦細度小于0.15mm(即80%-200目），采用兩段磨礦較經濟，且產品粒度組成均勻，過粉碎現象少。根據第一段磨機與分級機連接方式不同，兩段磨礦流程可分為三種類型：第一段開路；第二段全閉路；第一段局部閉路，第二段總是閉路工作的磨礦流程。（2）自磨流程自磨工藝有干磨和濕磨兩種。選礦廠多采用濕磨。為了解決自磨中的難磨粒子問題，提高磨礦效率，在自磨機中加入少量鋼球，這時稱為半自磨。自磨常與細碎、球磨、礫磨等破磨設備聯合工作，根據其聯結方式可組成很多種工藝流程。1.3 破碎篩分設備現在工業(yè)中應用的破碎設備種類繁多，其分類方法也有多種。破碎設備可按工作原理和結構特征劃分為：顎式破碎機、圓錐破碎機、輥式破碎機、沖擊式破碎機和磨碎機等。(1)顎式破碎機顎式破碎機破碎工作是靠動顎板周期地壓向固定顎板，將夾在兩顎板之間的物料壓碎。按照動顎運動的軌跡，可分為簡單擺顎式破碎機與復雜擺動顎式破碎機。顎式破碎機俗稱"老虎口"，是歷史悠久的破碎機之一，至今仍是破碎硬物料最有效的設備。(2)圓錐破碎機圓錐破碎機是借助于旋擺運動的圓錐面，周期地靠近固定錐面，使夾于兩個錐面產品物料受到擠壓和彎曲而破碎。它可以分為用于粗碎的旋回破碎機和用于中細碎的圓錐破碎機。（3）輥式破碎機輥式破碎機的工作部分是兩個相對回轉的輥子。輥子表面可以帶齒牙，稱為齒輥式破碎機。它以劈裂破碎為主兼有擠壓的斷破碎。按齒輥數目又可分為單齒輥、雙齒輥與多齒輥破獲碎機。（4）沖擊式破碎機錘式破碎機和反擊式破碎機都是沖擊式破碎機。這種破碎機，有一個高速旋轉的轉子，上面裝有沖擊錘，當物料進入破碎機后，被高速旋轉的錘子擊碎或從高速旋轉的轉子獲得能量，高速拋向破碎機壁或特設的硬板而被擊碎。（5）磨碎機磨碎機是一個兩端帶有中空軸頸的空心圓柱筒，物料從圓筒一端進入，產物從另一端排出。筒內裝有磨碎介質（鋼球、鋼棒或礫石），根據磨碎介質的不同，磨碎機分為球磨機、棒磨機或礫磨機。筒體轉動時將介質帶到一定高度而下落，對物料產生沖擊與磨剝作用，使物料粉碎。

將顆粒大小不同的混合物料，通過單層或多層篩子而分成若干個不同粒度級別的過程稱為篩分。篩分設備有固定篩、慣性振動篩、自定中心振動篩、重型振動篩、共振篩、直線振動篩。（1）固定篩固定篩是由平行排列的鋼條或鋼棒組成，鋼條和鋼棒稱為格條，格條借橫桿聯結在一起，格條間的縫隙大小即為篩孔尺寸。固定篩分為格篩和條篩兩種。（2）慣性振動篩振動篩是工業(yè)中普遍采用的一種篩子，應用范圍廣，適用于中、細碎的預先和檢查篩分。根據篩框運動軌跡特點，可分為圓運動振動篩和直線振動運動篩兩類。前者包括單軸慣性振動篩、自定中心振動篩和重型振動篩；后者包括雙軸慣性振動篩和共振篩，按篩網層數還可以分為單層篩和雙層篩兩類。（3）自定中心振動篩自定中心振動篩適用于大、中型廠的中、細粒物料篩分。國產自定中心篩的型號為SZZ，根據篩層數不同分為SZZ1（單層）和SZZ2（雙層）。一般為吊式篩，但也有座式篩。（4）重型振動篩重型振動篩的原理與自定中心振動篩相似，但振動器的主軸完全不偏心，而以皮帶輪的軸孔偏心來達到運轉時自定中心的目的。重型振動篩結構比較堅固，能承受較大的沖擊負荷，適用于篩分大塊度、相對密度大的物料，最大給料可達350mm。主要用于中碎前作預先篩分，此外，對含水、含泥量高的物料，可在中碎前進行預先篩分及洗礦，篩上物入中碎機，篩下物進入洗礦脫泥系統(tǒng)。（5）共振篩共振篩也稱彈性連桿式振動篩，振幅大，篩分效率高，處理能力大，電耗小，結構緊湊。但制造工藝復雜，機器質量大，振幅難穩(wěn)定，調整比較復雜，橡膠彈簧容易老化。（6）直線振動篩直線振動篩的振動力大，振幅大，振動強烈，篩分效率高，生產率大，可篩分粗塊物料。由于水平安裝，安裝高度小，直線往返運動，對脫水、脫泥和重介質選礦脫介質有利。但結構比較復雜，兩根軸的旋轉速度高，故制造和潤滑要求高，振動不易調整。

1.4磨礦分級設備選礦廠中廣泛使用的磨礦設備是球磨機和棒磨機。在球磨機中，目前只有格子型及溢流型被采用。錐型球磨機因其生產率低，現己不制造，但個別舊選礦廠仍沿用著。球磨機和棒磨機的規(guī)格以簡體內徑D和筒體長度L表示。（1）格子型球磨機各種規(guī)格子型球磨機的構造基本相同，球磨機的筒體用厚約18～36毫米的鋼板卷制焊成，它的兩端焊有鑄鋼制的法蘭盤 ，筒體內裝有襯板，用錳鋼、鉻鋼、耐磨鑄鐵或橡膠等材料制成，其中高錳鋼應用較廣，使用橡膠尚處于試制階段。襯板厚約50～130毫米，與筒殼之間有10～14毫米的間隙， 用膠合板、石棉墊、或塑料極或橡皮鋪在其中，用來減緩鋼球對簡體的沖擊。（2）溢流型球磨機溢流型球磨機因其排礦是靠礦槳本身高過中空軸的下邊緣而自流溢出，無需另外裝設沉重的格子板。此外，為防止球磨機內小球和粗粒礦塊同礦漿一起排出，故在中空軸頸襯套的內表面鑲有反螺旋葉片。（3）棒磨機目前選礦廠使用的棒磨機，只有溢流型和開口型兩種，前者用得較普遍，后者現已停止制造。棒磨機的構造與溢流型球磨機大致相同。所用磨礦介質為長圓棒。（4）離心磨離心磨是一種新型的高效率超細密設備，它分為豎式和臥式兩種。根據管的數目，前者又可分為單管和三管(行星式)離心磨。（5）振動磨礦機振動磨是在高頻下工作，而高頻振動易使物料生成裂縫，且能在裂縫中產生相當高的應力集中，故它能有效地進行超細磨。但此種機械的彈簧易于疲勞而破壞，襯板消耗也較大，所用的振幅較小，給礦不宜過粗，而且要求均勻加入，故通常適用于將1～2毫米的物料磨至85～5微米(干磨)或5～0.1微米(濕磨)。。（6）噴射磨礦機噴射磨是一種把物料的細磨與分級、干燥等作業(yè)相綜合的新型干磨設備。主要用在化工和建筑材料工業(yè)，但最近有用于磨礦的趨勢。噴射磨的工作情況是：用高溫壓縮空氣，或過熱蒸氣，或其他預熱氣體作介質。用含鐵石英巖的噴射磨產品經磁選后的選別指標，和球磨機的及礫磨機的相比較，精礦品位約高2～3％，鐵的回收率約高2～15％。(7) 螺旋分級機螺旋分級機是與濕法球磨機配套的設備與球磨機共同完成磨碎與分級。其規(guī)格用直徑表示，根據螺旋個數可分為單螺旋分級機和雙螺旋分級機。按分液面的高低，其又可分為高堰式、浸入式和低堰式。（8）水力旋流器水力旋流器的上部呈圓柱形，下部呈圓錐形，圓柱體的中央插入一根溢流管，上部外側有一與其相切的進漿管。水力旋流器在我國選礦廠已有多年的應用實踐,主要用于細粒級的分級、礦漿濃縮、脫泥脫水等。

2 重選工藝與設備在過去30年,環(huán)境意識不斷增強。成本和最大回收率不再是工廠設計僅有的考慮。效率、有效的和環(huán)境允許的工藝,加之了解了最大回收率不一定導致最佳經濟效益是今天的考慮。重選不受顆粒粗度的限制,假定礦物間充分解離,尾礦就能在盡可能粗的情況下排除,從而減少了磨礦能的需要。另外,重選不需要藥劑。由于尾礦的排放和廢物的凈化被簡化,不僅降低了主成本,而且降低了環(huán)境成本。2.1 重選工藝礦石的重選流程是由一系列連續(xù)的作業(yè)組成。作業(yè)的性質可分成準備作業(yè)、選別作業(yè)、產品處理作業(yè)三個部分。（1）準備作業(yè)，包括a:為使有用礦物單體解離而進行的破碎與磨礦；b:多膠性的或含黏土多的礦石進行洗礦和脫泥；c:采用篩分或水力分級方法對入選礦石按粒度分級。礦石分級后分別入選，有利于選擇操作條件，提高分選效率。（2）選別作業(yè)，是礦石的分選的主體環(huán)節(jié)。選別流程有簡有繁，簡單的由單元作業(yè)組成，如重介質分選。（3）產品處理作業(yè)，主要指精礦脫水、尾礦輸送和堆存。2.2 重選設備處理現代礦物, 所需的設備必須要具備以下幾個特點: (1) 處理量大, 現代的礦物處理客觀上要求以規(guī)模效應來創(chuàng)造效益。(2) 對微細粒級效果顯著, 特別是對- 01037 mm 粒級要效果明顯, 原有設備基本上能保證+ 01037 mm 粒級的回收。(3)富集比較高, 選別指標好。(4) 功耗低。(5) 結構簡單, 便于維護。重選設備有水力分級的云錫式分級箱、分泥斗，重介質分選的圓錐形重介質分選機、重介質振動溜槽、重介質旋流器、斜輪重介質分選機，跳汰機，溜槽分選機，搖床，渦流分選機，光電分選機等。

3 磁電選工藝與設備磁選：基于礦物間磁性差異，在不均勻磁場中實現礦物之間分離的一種選礦方法。目前，國內外使用的磁選機種類很多，分類方法不一。（l）按磁選機的磁源可分為永磁磁選機與電磁磁選機；（2）根據磁場強弱可分為：弱磁場磁選機，中磁場磁選機，強磁場磁選機；（3）按選別過程的介質可分為干式磁選機與濕式磁選機；（4）按磁場類型可分為恒定磁場、脈動磁場和交變磁場磁選機；（5）按機體外形結構分為帶式磁選機、筒式磁選機、輥式磁選機、盤式磁選機、環(huán)式磁選機、籠式磁選機和滑輪式磁選機。3.1 磁選工藝應用用途：黑色金屬礦選礦――鐵礦石磁選；有色和稀有金屬礦精選――鎢錫分離、銅鉬分離、銅鉛分離；重介質選礦中磁性重介質的磁選回收；非金屬礦物原料選礦中除去含鐵雜質――高嶺土除鐵；廢水處理。(1) 磁鐵礦的弱磁選我國鞍山鋼鐵公司大孤山鐵礦所處理的礦石為鞍山式貧磁鐵礦，原礦含鐵量30%~40%，sio2含量42%~46%。采用的原則流程為階段磨礦階段選別流程，選別設備是永磁式磁力脫泥槽和永磁筒式磁選機。(2)赤鐵礦、鏡鐵礦、菱鐵礦的還原焙燒--弱磁選，強磁選用于錳鐵礦，黑鎢粗精礦和鋯英石粗精礦，鈦鐵礦，高領土和煤等。3.2 電選工藝電選是以帶不同電荷的礦物和物料在外電場作用下發(fā)生分離為理論基礎的。電選法應用物料固有的不同摩擦帶電性質、電導率和介電性質。因為靜電力與顆粒表面電荷大小和電場強度成正比,所以靜電力對細的、片狀的輕顆粒影響大些。因此,顆?？梢缘玫接行У姆蛛x。電選過程的工業(yè)應用可細分為幾類:1) 礦物和煤的分選(選礦和選煤部門) ;2) 食物提純(食品業(yè)) ;3) 廢料處理(廢料管理) ;4) 靜電分級(根據粒度和形狀將固體分類) ;5) 靜電沉積(從固體中除去粒狀污染物質或從氣體中除去液體)。3.3 磁選設備

（1）濕式弱磁場永磁筒式磁選機這種磁選機主要用于分選強磁性物料。（2）電磁磁滑輪設備由沿物料運行方向極*變或極性單一的多極磁系組成。電磁磁滑輪的磁感應強度可達0．1～0．15T，給礦粒度10～100mm。滑輪的尺寸為￠×L（600～1000）×（1700～2400）mm。它在選礦廠中的作用和永磁磁滑輪相同。（3）永磁筒式磁選機設備結構:它的主要部分由滾筒和磁系構成。磁系和磁場特性：磁系為鍶鐵氧體.應用：細粒強磁性礦物粒的干選，磁性材料的提純，粉狀物料中排除磁性雜質。（4）濕式弱磁磁選機設備由圓筒、磁系、槽體等三個主要部分組成。（5）超導高梯度磁選機設備結構：周期式的超導高梯度磁選機是一臺設超導磁濾器。主要部分是超導線圈、制冷機構、分選機構、給礦機構等。該超導磁法器可作為：1）磁分離過程基礎研究的實驗室裝置；2）模擬大型裝置操作條件的中間試驗之用；3）小規(guī)模生產用。3.4 電選設備電選設備是以施加到臨時帶電顆粒上的靜電力為基礎的。電選機的設計是以礦物帶電機理為依據的。根據帶電機理,電選機可分為以下3類:1) 自由落體靜電電選機(接觸帶電和摩擦帶電);2) 高壓電選機(電暈帶電);3) 接觸電選機(感應帶電)。(1)接觸或摩擦帶電電選機(自由落體電選機)在這種電選機中,顆粒之間或與第三種材料(如容器、給料器、溜槽或噴嘴的壁) 接觸或摩擦而獲得電荷。這些顆粒然后進入電場中,根據它們的極化和所帶電荷多少而發(fā)生分離。(2)傳導感應帶電電選機當顆粒與傳導電極接觸時,在電場中可將導體與非導體分離開,這就是傳導電選機的依據。當有高壓電場存在時,不同顆粒與接地導體接觸,可以發(fā)生傳導感應帶電。通常通過傳導,導體顆粒迅速帶電,而絕緣顆粒帶電的速度要慢得多,從而使導體顆粒與絕緣顆粒分開。4 浮選工藝與設備浮選即泡沫浮選，是根據礦物表面物理化學性質的不同來分選礦物的選礦方法。4.1 浮選工藝在浮選過程中，礦物的沉浮幾乎與礦物密度無關。比如黃銅礦與石英，前者密度為4.2，后者為2.68,可是重礦物的黃銅礦很容易上浮，石英反而沉在底部。經研究發(fā)現礦物的可浮性與其對水的親和力大小有關，凡是與水親和力大，容易被水潤濕的礦物，難于附著在氣泡上難浮。而與水親和力小，不易被水潤濕的礦物，容易上浮。因此可以說，浮選是以礦物被水潤濕性不同為基礎的選礦方法。一般把礦物易浮與難浮的性質稱為礦物的可浮性。浮選就是利用礦物的可浮性的差異來分選礦物的。在現代浮選過程中，浮選藥劑的應用尤其重要，因為經浮選藥劑處理后，可以改變礦物的可浮性，使要浮的礦物能選擇性地附著于氣泡，從而達到選礦的目的。浮選與其他選礦方法一樣，要做好選別前的物料準備工作，即礦石要經過磨礦分級，達到適宜于浮選的濃度細度。此外，浮選還有以下幾個基本作業(yè)：一、礦漿的調整與浮選藥劑的加入其目的是要造成礦物表面性質的差別，即改變礦物表面的潤濕性，調節(jié)礦物表面的選擇性，使有的礦物粒子能附著于氣飽,而有的則不能附著于氣泡。二、攪伴并造成大量氣泡借助于浮選機的充氣攪拌作用，導致礦漿中空氣彌散而形成大量氣泡，或促使溶于礦漿中的空氣形成微飽析出。三、氣泡的礦化礦粒向氣泡選擇性地附著，這是浮選過程中最基本的行為。四、礦化泡沫層的形成與刮出礦化氣泡由浮選槽下部上升到礦漿面形成礦化飽沫層，有用礦物富集到泡沫中，將其刮出而成為精礦（中礦）產品。而非目的礦物則留在浮選槽內，從而達到分選的目的。通常浮選作業(yè)浮起的礦物是有用礦物，這樣的浮選過程稱之為正浮選，反之，浮起的礦物為脈石，則稱之為反浮選（或稱逆浮選）。浮選工藝是一個較復雜的礦石處理過程，其影響因素可分為不可調節(jié)因素（原礦性質和生產用水的水質）和可調節(jié)因素（浮選流程、磨礦細度、礦漿濃度、礦漿酸堿度、浮選藥劑制度）。4.2 浮選設備為了實現礦粒之間的分離，礦物表面必須具有不同的潤濕性，又有數量和質量滿足需要的泡沫，還應有合適的機械設備，使它們分成性質和質量各不相同的產品，這些設備就是浮選機。浮選機是實現浮選過程的重要設備。浮選效果的好壞，除藥劑、工藝流程的影響外，浮選機性能的優(yōu)劣有著相當大的關系。為此，各國在改進和發(fā)展浮選機方面都做了相當多的工作。浮選機類型：機械攪拌式浮選機、充氣式浮選機、混合式浮選機或充氣攪拌式浮選機 、氣體析出式浮選機 。（1）機械攪拌式浮選機機械攪拌式浮選機的特點：礦漿的充氣和攪拌都是由機械攪拌器來實現的，屬于外氣自吸式浮選機，充氣攪拌器具有類似泵的抽吸特性,既自吸空氣又自吸礦漿。XJK 浮選機（俗稱A型）其特點是：第一、蓋板上安裝了18～20個導向葉片 。第二、葉輪、蓋板、垂直軸、進氣管、軸承、皮帶輪等裝配成－個整體部件。第三、槽子周圍裝設了一圈直立的翅板，阻止礦漿產生渦流。（2）充氣攪拌式式浮選機其特點是：1、充氣量易于單獨調節(jié)2、機械攪拌器磨損小3、選別指標較好4、功率消耗低丹佛型浮選機：1〉有效充氣量大；2〉槽內形成一個礦漿上升流。（3）充氣式浮選機充氣式浮選機：1、結構特點:無機械攪拌器無傳動部件 2、充氣特點：充氣器充氣，氣泡大小由充氣器結構調整3、 氣泡與礦漿混合特點：逆流混合。用途：處理組成簡單、品位較高、易選礦石的粗、掃選浮選柱：結構簡單、占地面積小、維修方便、操作易、節(jié)省動力。（4）氣體析出式浮選機氣體析出式浮選機主要用于細粒礦物浮選和含油廢水的脫油浮選。5 結論選礦技術的發(fā)展很大程度上是與選礦工藝的改進和選礦設備的發(fā)展息息相關的。我國有色金屬礦產資源富礦少，貧礦多；粗顆粒少，細顆粒多；單一礦少，共生礦多。為了充分利用這些“貧、細、雜”的礦產資源，實現礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，必須大力開發(fā)選礦工藝，如重選、磁電選、浮選、重介質預選等相互聯合的各種聯合選礦工藝。在選礦設備上，保證設備取得優(yōu)良選別效果和獨具中華特色。