矿物加工学(一篇)2011-1.

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1、主讲人：陶秀祥 教授 谢广元 教授 沈丽娟 教授 曹亦俊 教授 (国家精品课程) 总学时：128 课时划分 ： 矿物加工（一）（1） 32学时； 矿物加工（一）（2） 32学时； 矿物加工（二）（1） 32学时； 矿物加工（二）（2） 32学时。 主讲人：陶秀祥 教授；谢广元 教授 沈丽娟 教授；曹亦俊 教授 一、课程的性质、目的及任务 矿物加工学是矿物加工工程专业的主干核心课程。 通过学习，使学生掌握矿物加工过程中各种矿物加工方法的基 本理论，矿物加工工艺及相应的机械设备的工作原理及其应用实 践，以煤为主、兼顾其它非煤矿物。理论与实践并重，注意将国 内外生产科研中的一些前沿最新研究成果，充实

2、到教学内容中， 并注重培养学生的自学能力和分析问题、解决问题的能力。 二、课程的基本要求 通过本课程的学习，学生应达到以下要求： (1) 了解与矿物加工过程有关的被选物料的各种特性；掌握 在什么样的特性差异下采用什么样的矿物加工方法以便使分选效 果最佳； (2) 掌握矿物加工过程中各种方法的分选原理，分选过程及 主要矿物分选设备的原理、结构及其选择与使用。 (3) 具有对矿物加工过程分析与评价的初步能力。 (4) 了解矿物加工技术的发展及最新研究成果。 主要参考书： 周乐光,矿石学基础, 冶金出版,02年。 曾凡,矿物加工颗粒学,矿大出版社,95年 李凤生,超细粉体技术,国防工业出版社，00年

3、。 赵跃民,干法筛分理论及应用, 科学出版社,99年。 王常任,磁电选矿, 冶金出版社，02年 王淀佐等，矿物加工学，科学出版社，05年 王淀佐等,资源加工学,科学出版社,05年 胡岳华等，矿物资源加工技术与设备，科学出版社，06 教材:选矿学-国家重点教材,中国矿业大学出版 矿物加工学(一）（1）课程主要内容 第一章 概述 第二章 矿物及其性质 第三章 矿物分离特性与颗粒测量技术 第四章 矿物破碎与粉体技术及设备 第五章 粒度分离技术与设备 第六章 磁电分离技术与设备 1.1 矿物加工学的一般概念 第一章 概述 地层 元素矿物 岩石 矿石 岩层 矿体 岩体 矿床 矿物是地壳中由于自然的地质作

4、用、物理化学作用或生物作用所形成的 （结晶态的）天然化合物或自然单质。它们具有均匀且相对稳定的化学成分 和确定的晶体结构。 矿物是地壳中岩石和矿石的组成单位。矿石是地球上各种成矿作用的产 物，是具有经济价值的特殊岩石。 矿物加工的对象矿物 我国地大物博、矿产资源丰富 地壳中发现的矿物有3000多种。地壳中含量最多的矿物有长 石、石英和辉石，占四分之三。矿物分为五大类。 世界矿产173种,已探明储量158种。 其中能源矿产8种:(煤,石油,天然气,油页岩,石煤,铀,钍,地热) 金属矿产54种； 非金属91种； 水气矿产3种。 2011年，黄金产量361t，铜518万吨，铝1755万吨，铅473万

5、 吨，锌534万吨，镍27万吨，钢6.83亿吨(铁矿石13.3亿，进口 6.86亿，石油2.04亿吨（净进口2.54亿），煤35.4亿吨。 1.1 矿物加工学的一般概念 2011年我国矿石总产量60亿吨。其中铁矿石13.27亿吨， 粗钢6.83亿吨，10种有色金属3424万吨，磷矿石8100万吨， 煤25.4亿吨。煤炭、十种有色金属及粗钢、铁矿石产量连续 五年位居世界第一。我国稀土产量约10万吨，占全球2/3。 我国矿产资源的主要特点=结构不合理。 富矿少，贫矿多； 难选矿多，易选矿少； 中小型矿床多、大型矿床少； 单一矿种型矿产少，伴生型、组合型矿产多。 平均品位还不及世界平均品位的一半；煤

6、炭原生灰分 高、可选性差。 1.1 矿物加工学的一般概念 金属矿物 第一章 概述 自然银 自然金 孔雀石 自然铜 磁铁矿黄铜矿 方铅矿白钨矿 非金属矿物 第一章 概述 莹石 蓝晶石重晶石 刚玉 金刚石正长石玛瑙白云母 为什么要对矿物进行加工？ 矿石 有用矿物 脉石 品位 矿物加工（mineral processing）的基本概念： 矿物加工是利用矿物的物理化学性质的差异，借助各种 分离、富集、提纯等加工手段和方法，将矿石中有用矿物 和脉石分离，达到有用矿物相对富集并进行其加工利用的 方法。 (分离、富集、纯化、提取、改性) 矿物加工学是专门研究矿物分离与加工、利用的学 科。它在内涵和外延上比传

7、统的选矿学都有要宽广。 矿物加工学的外延可扩大到一般意义上的分离与加工 过程。 第一章 概述 分离过程： 一般包括原料（混合物）、分离剂（能量或物质）及产品三部分。 1.1 矿物加工学的一般概念 分离装置 分离剂（能量或物质） 原料（混合物）产品（不同组分的物流） 第一章 概述 如果，以矿物为分离加工的对象，那么这种分离过程就是我们所研究 的矿物加工。 传统上，把矿石加以破碎，使之彼此分离（解离），然后将有用矿物 加以富集提纯，无用的脉石被抛弃，这样的工艺过程叫选矿（ore dressing）。 在选矿过程中选出的有用矿物叫精矿；被子抛弃的无用矿物叫尾矿。 对煤炭而言，将煤与矸石分离，从而获得

8、质量不同的产品过程，称为 选煤(coal preparation)。 矿物加工的依据和方法？ 依据：矿物的各种物理化学性质及表面性质所存在的差异。主要有密 度、磁性、导电性、润湿性等。 根据不同的矿石类型、不同的特性参数和对产品的要求不同，在生产 实践中，可采用不同的矿物加工方法。 常用的矿物加工方法主要有： 重选法、磁选法、电选法、浮选法 化学分选、生物分选 特殊分选法 其中，重选和浮选法应用最广。见表1。 各种矿物加工方法可以单独使用，也可以几种方法联合使用。 1.1 矿物加工学的概念及定义 第一章 概述 1.1 矿物加工学的概念及定义 序号矿物加工方法主要用途 1重选法黑色、有色、稀有金

9、属及煤炭的分选；固体废弃物 处理。 2浮选法金属及非金属矿物的分选；废水处理；菌种分离。 3磁选法黑色金属、稀有金属的分选；非金属矿物原料中除 铁。 4电选法有色金属矿石和稀有金属矿石、黑色金属（铁、 锰、铬）矿石的分选；非金属矿石（煤粉、金刚 石、石墨、高岭土等）的分选。 5化学分选煤炭等。 6生物分选硫化矿物、煤炭等。 7特殊选矿金属和非金属矿。 常用矿物加工方法 第一章 概述 矿物加工，以选矿过程为典型，一般都包括以下三个基本工艺过程 ： 矿物选前的准备作业 分选作业 选后产品的处理作业 矿物经过分选加工后，所得到的精矿产品其有用矿物含量高，可直接 用于冶炼加工、炼焦，或作为矿物材料进行

10、进一步加工利用。 某种矿物是否需要进行分离加工，或达到什么样的质量标准一般要从 技术和经济两方面同时考虑。只有当产品的销售价格高于所有生产费用 时，对矿物进行分离加工才是合算的。 1.1 矿物加工学的概念及定义 第一章 概述 下面重点介绍矿物加工的两个基本概念： 流程 选矿厂或选煤厂为生产其产品而配置的方式以流程图简明表示。流程实 际上是选矿厂为生产某种质量标准的产品所安排的作业顺序。选矿产品的 质量标准主要包括成分和（或）粒度等方面。当要求成分达到某种标准时 ，一般需深度粉碎以使各种矿物相互解离，其分选或富集过程才得以进 行。 对任一流程来说，不论是要求粒度标准或成分标准，分级作业总是在选

11、矿的中间阶段进行。其主要原因是任何粉碎或分选设备对粒度范围很窄的 物料操作效果最佳。 分选过程的作业可用如下方法表达： 第一章 概述 1.1 矿物加工学的概念及定义 入料 有用成分产品 （精矿） 残渣或废料 （尾矿） 分选 选矿过程的一大特点是分选效果绝非十分完善；一些有价产品总要损失于尾 矿流中；而一些脉石（无用）矿物又总是混入有价矿流。 为准确表述分选加工程度，通常采用品位、产率和回收率三个参数。 品位指原料或产品中有用成分的质量与该产品质量之比，常用百分数表 示。 通常用、分别表示原矿、精矿和尾矿品位。 产率指产品质量与原矿质量之比，叫该产品的产率，用表示。 回收率指精矿中有用成分的质量

12、与原矿中该有用成分质量之比。用表示 回收率（%）= 选矿比指原矿质量与精矿质量之比。用K表示。 富集比精矿品位与原矿品位之比。 品位和回收率两个参数在生产过程中，要同时兼顾，不能顾此失彼。富集 过程有时分几个阶段进行。即分粗选、扫选和精选三个阶段。见图1。 第一章 概述 1.1 矿物加工学的概念及定义 第一章 概述 1.1 矿物加工学的概念及定义 图1 粗选、扫选和精选构成的基本选矿流程 入料 粗选 扫选 精选 再磨 尾矿 精矿 返回 选 矿 流 程 图 朗 艾 道 工 艺 流 程 图 块 煤 动 筛 末 煤 重 介 旋 流 工 艺 流 程 图 煤 泥 水 处 理 工 艺 流 程 图 古 交

13、屯 兰 选 煤 厂 山西晋城寺河矿井选煤厂神华集团乌兰木伦选煤厂 平朔安家岭选煤厂15.0Mt/a 世界上最大的选煤厂 布尔台选煤厂31.0Mt/a 物料平衡 设计流程时，必须分析和了解矿流分支或汇合时物料是如何分布的。这类 分析计算称之为物料平衡，它在物质守恒原理之上。一般地， 在稳态连续系 统中没有积累： 输入输出 第一章 概述 1.1 矿物加工学的概念及定义 分选机 精矿M2 尾矿M3 给矿M1 任何作业都可视作一个分离点，称之为“节点”. M1=M2+M3 如：原矿经过某一作业后，出两种产品：含有价矿物的精矿和含有脉石的尾 矿。整个过程以给入和排出的物料总量表示，因此，整个流程可表示如

14、下： 如某选矿厂，若入料为500吨时，产得精矿10吨时，则尾矿为 ： M3=M1M2=490吨时 除了对各作业过程进行重量平衡计算外，同时还要对每一组分或成 分进行质量平衡计算。 例如，若上述选矿厂的给矿含10%PbS、90%SiO2，则可建立PbS和 SiO2的平衡。 例如： PbS平衡：M1，PbSM2，PbSM3，PbS SiO2平衡：M1，SiO2M2，SiO2M3，SiO2 总：M1 = M2M3 物料平衡的原理适用于选矿厂内的任一节点，如给料分配器，分选 机，或料流的集散点。（同化工过程的反应平衡式） 第一章 概述 1.1 矿物加工学的概念及定义 矿物加工是在传统的选矿技术基础上发展起来的一门交叉学科。 选矿作为一种有效的分离手段，早已在冶金工业、煤炭工业、化学 工业、硅酸盐、陶瓷与建材工业得到广泛的应用。近年来，矿物加工技 术在金属的再生工业、环境保护、医药、轻工等行业也发挥了重要的作 用。 矿物加工技术最早广泛用于冶金工业。使矿石中的金属含量富集几 倍至几百倍，以降低冶炼成本。 在有色冶金工业中，