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1、第二部分 碎矿磨矿与分级,绪论： 一、矿物、矿石的概念 1.矿物、矿石的概述 矿物：地壳中具有固定化学组成和物理性质的天然化合物或自然元素。 地球的外壳是由岩石组成的，岩石是由矿物组成的。 有用矿物：能够为人类利用的矿物。 脉石矿物：在矿石中，目前工业上尚不能利用的一些矿物。 矿石：含有有用矿物的矿物集合体，其中有用成分在现代技术经济条件下能够回收加以利用。 矿床：在地壳或地表上矿石大量积聚具有开采价值的区域。,2.矿石的分类 矿石的种类很多，除了金属矿石和非金属矿石之分外，在金属矿石中还按金属存在的化学状态分成硫化矿石、氧化矿石和混合矿石。 当矿石中只含有一种有用金属时，称为单金属矿石；含有
2、两种以上金属时，称为多金属矿石。,元素赋存状态：元素赋存状态是指元素在工业固体原料、产物中的存在形式及其在各组成物相中的分配比例，其主要有独立矿物、类质同象及吸附等三种形式。 矿物单体解离度 ：矿石经过破碎和磨矿后，呈单矿物从矿石其它组成矿物中分离出来的颗粒称为单体；未被解离成单矿物颗粒而呈两种或多种矿物连生在一起的，称为连生体。某种矿物解离为单体的程度就称之为该矿物的单体解离度，以该矿物单体颗粒的重量百分比或体积百分比来表示。,矿物嵌布特征：矿物嵌布特征是指矿物的颗粒大小、形状、与脉石矿物的结合关系以及空间分布特征。为使矿物嵌布特征的研究结果对选矿具有更明确的指导意义，常结合矿物在工艺流程中
3、的状况，将矿物嵌布特征划为不同的分选类型 解离度：矿石经过破碎和磨矿后，呈单矿物从矿石其它组成矿物中分离出来的颗粒称为单体；未被解离成单矿物颗粒而呈两种或多种矿物连生在一起的，称为连生体。某种矿物解离为单体的程度就称之为该矿物的单体解离度，以该矿物单体颗粒的重量百分比或体积百分比来表示。在选矿工艺加工过程中，它们联合在一起同时作用于工艺流程，尤其是对碎矿、磨矿阶段的影响更为突出。,二、选矿的目的和任务 1 、选矿的目的： 从矿山开采出来的矿石，一般品位都比较低，为了满足下一步处理的要求，在冶炼之前就需要用选矿的方法，将脉石和有用矿物分开，使金属品位提高，得到适于冶炼或其它部门要求的原料。 矿石
4、中往往都含有几种有用成分，为了最充分利用矿产资源，必须尽可能的将它们分别回收，选出符合要求的单独精矿。 此外，矿石中除了有用成分外，常含有有害杂质，在冶炼中，这些有害杂质常常会影响金属的质量，因此必须在冶炼前去除有害杂质。 选矿的任务：分离有用矿物和脉石，把共生的有用矿物尽可能的相互分离成单独的精矿，除去有害杂质，充分合理的利用矿产资源。,三、选矿过程和选矿方法 1.选矿方法 根据不同的矿石类型和对选矿产品的要求，在实践中可采用不同的选矿方法。常用的选矿方法有重选法、磁选法、电选法和浮选,其中浮选法应用最广。重选法广泛地应用于黑色、有色、稀有金属和煤的分选；磁选法多用于黑色金属和稀有金属的分选
5、，也可用于从非金属矿物原料中除去含铁杂质，还可用于净化生产、生活用水以及重介质选煤中磁铁矿的回收；电选法用于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，还用于非金属矿石( 如煤粉、金刚石、石墨、石棉、高岭土和滑石等)的分选； 浮选法可用金属及非金属矿物的分选。此外，还有光电选矿法、化学选矿法及其他特殊选矿法。各种选矿方法有时单独使用，有时是几种方法的联合应用。,2.选矿过程 矿石的选矿处理过程是在选矿厂中完成的。不论选矿厂的规模大小，一般都包括以下三个最基本的工艺过程： 矿石分选前的准备作业:包括原矿的破碎、筛分、磨矿、分级等工序本过程的目的是使有用矿物与脉石矿物单体分离，
6、使各种有用矿物相互间单体解离为选矿分离创造适宜的条件. 分选作业:借助于各种选矿方法将有用矿物同脉石分离，并使有用矿物相互分离,富集获得最终选矿产品. 分选后产品的处理作业:包括各种精矿、中矿、尾矿产品的脱水，浓缩、过滤、干燥和洗水澄清循环复用等。,三、选矿过程和选矿方法, 粒度及粒度表示方法, 粒度分析方法, 实验室常用的筛分设备, 筛分及基本理论,1、规则颗粒的粒径：如颗粒是理想的规则几何体，用13个特征长度准确地描述其形状及大小。 2、非规则颗粒的粒径：用一个长度量纲名义直径或标准直径表示，名义直径dn通常采用的有四种名义直径：轴径、当量球径、 当量圆径、统计直径。,1.1 粒径与粒度,
7、轴径是指颗粒的特征线段的算术或几何平 均值。 二轴平均径：平面团形长径和短径的算术平均 值 db(L+b)/2 三轴平均径：立体图形三维尺寸的算术平均值 dc(L+b+h)/3,1.1 粒径与粒度,（2）当量球径是指与颗粒同性质的球体直径 体积直径： （V为颗粒实际体积） 面积直径： （S为颗粒的表面积） 自由降落直径 ：,1.1 粒径与粒度,（3）当量圆径是指与颗粒的投影轮廓同性质的团的直径。,1.1 粒径与粒度,加权的算术平均值：,加权的几何平均值：,加权的调和平均值：,中位数：以混合料各粒级累计质量百分数对粒级作图，占混合料质量一半时所对应的颗粒尺寸。,1.1 粒径与粒度,1.2 粒度分
8、析方法 粒度分析是一种技术操作它的任务是测定碎散物料的粒度特性。选矿工程中常用的有以下三种： 1)筛分分析法此法是利用筛孔大小不同的一系列筛子对散料筛分，n层筛子可把物料分成( n+1)个粒级，各粒级的上、下限粒度通常就取相应筛子的筛孔尺寸。筛分分析法广泛用于测定0.04-100mm 散粒的粒度组成，更大粒度的物料也可编制更大筛孔的筛子，但对于小粒度的物料，一是制作相应筛孔的筛子较困难，二是很难筛得充分。一般干筛的分级粒度最小至0.1mm。0.04-100mm 物料须用湿筛。筛分分析法的特点是设备简单，易于操作，但筛析结果受颗粒形状和筛分时间的影响较大。,2)水力沉降分析法此法是利用水力分析装
9、置，根据不同粒度的颗粒在水介质中沉降速度不同而分成若于粒级。该法适用于测定 l-75m 细粒物料的粒度组成，其特点是不像筛分分析法那样严格按颗粒几何尺寸分级，而是按沉降速度分级。因水力沉降过程受颗粒密度和形状的影响，密度大的小颗粒与密度小的大颗粒有可能进入同一个粒级。 3)显微镜分析法此法是利用显微镜观察微细颗粒的大小和形状，适用于 0.1-50m的物料，可检查分选产品或校正水力沉降分析结果，也可研究矿石的结构其主要特点是直观。 4)激光粒度分析法,1.2 筛分分析 1.2.1 筛分工具 1.标准筛 标准筛是一套筛孔尺寸大小有一定比例的、筛孔边长及筛丝直径均按有关标准（21/2美国、英国、加拿
10、大；101/10法国、前苏联等）制造的筛子使用时将各个筛子按筛孔大小从上至下顺序叠放，上层筛孔大，下层筛孔小各筛子所处的层位次序称为筛序。每两个相邻筛子筛孔尺寸的比值称为筛比。有的标准筛确定一系列筛子中的某个筛子作为基准筛，简称基筛。标准筛都有筛底和筛盖，分另别用以收集筛下产品和防止物料溅失。,2.非标准筛 非标准筛并非是随意制作的筛子，对某些主要特征一般都作出规定。如煤炭工业规定筛孔尺寸依次为100mm、50mm、25mm、13mm 、6mm 、3mm 、0.5mm ，必要时可以增减筛孔尺寸。很显然，标准筛是用于细物料的筛分，而非标准筛是用于粗物料的筛分。,1.2.2 筛分试验 筛分试验按筛
11、分物料粒度的大小分为大筛分与小筛分，大筛分使用非标准筛，小筛分使用标准筛；按筛分时是否使用水介质促进筛分的进行又分为干筛与湿筛。因大粒度物料容易筛分，当试料水分与含泥量较大时，可以先晾晒，因此，大筛分一般采用干筛。对于小筛分，当试料水分与含泥量较小且要求不甚严格时，可采用干筛，否则宜采用湿筛。,筛分试验所用试样的重量与试样的粒度有关，见表1-1-2 表1-1-2 试样量与粒度关系表,筛分时间对筛分结果有较大的影响，衡量筛分是否完全的方法是，采用人工筛分，如果1分钟内所得筛下物料量小于筛分前筛上物料量的1%，则认为筛分完全，否则重筛。 筛分试验后各粒级的重量和与原试样重量的差值，不得超过原试样的
12、重量的1%-2.5%，否则重做。,1.3筛分及基本理论(粒度特性曲线和粒度特性方程式)1.3.1 粒度特性曲线,累积粒度特性曲线有如下用途： 可确定任何指定粒度的相应累积产率；或由指定的累积产率查得相应的粒度。 可求出任一粒级( d1-d2)的产率，它等于粒度 dl 及 d2 所对应的纵坐标的差值。 由曲线的形状可大致判断物料的粒度组成情况。对于正累积的粒度特性曲线，若曲线向左下角凹进，表明物料中细粒级含量多；若曲线向右上角凸起，说明粗粒级含量多；若曲线近似直线，则表示粗、细粒度分布均匀。,图 1-1-3 是根据表1-1-3 绘制的半对数累积粒度特性曲线，因处，故曲线的左端不能画到粒度为零处。
13、图1-1-4 是根据表1-1-3 绘制的全对数负累积粒度特性曲线，因纵坐标也采用了取对数处理，曲线已直线化了，这样便于求出该直线的斜率和截距，进而将曲线用数学方程式表示出来，借此确定颗粒粒度在物料中的分布规律。, 独立筛分, 准备筛分, 预先筛分与检查筛分, 脱水筛分, 脱泥筛分与脱介筛分, 选择性筛分,1.独立筛分 当筛分产品作为最终产品供给用户使用时，称为独立筛分，如煤、铁矿石和建筑石料的筛分。 2.准备筛分 当筛分是为分选作业提供不同粒级的入选矿物时，称为准备筛分，如重选及磁选前的矿物筛分。 3.预先筛分与检查筛分 当筛分作业和破碎作业配合进行时称为辅助筛分。若用在破碎前把合格粒级预先筛
14、出叫预先筛分：若用在破碎后以控制破碎产品的粒度则叫检查筛分。预先筛分有时也称为准备筛分。许多情况下，一个筛分作业能同时起预先筛分和检查筛分的作用.,4.脱水筛分 将伴有大量水的碎散物料( 如渣浆、泥浆、矿浆等)作为筛分原料，以脱除其中液相为目的的筛分称为脱水筛分。例如湿法选矿或选煤生产，都需要在水介质中进行，精、尾矿( 煤)中含有大量的水，脱水筛分一方面可以提高产品质量，便于贮存和运输等，另一方面可以回收水，以便循环使用。 5.脱泥筛分与脱介筛分 为达到一定的工艺目的，将碎散物料或伴水的碎散物料作为筛分原料，脱除其中细粒的筛分，称为脱泥筛分或脱介筛分。例如，在重介质选煤时，为了减轻煤泥对介质系
15、统的污染，在煤进入重介质分选机前所进行的脱泥筛分；在跳汰选煤时，为降低洗水粘度，提高细粒煤的分选效率，在煤进入跳汰机前的脱泥筛分.,6、选择性筛分,通常，筛分是将碎散物料按几何尺寸( 粒度)进行分离的，但在某些情况下，筛分可将散料按质量分离，如选矿或选煤生产中按品位或灰分分离，这种筛分称为选择性筛分。 例如，一些铁精矿再磨循环中的细粒筛分就有选择性筛分的作用，通过细筛能提高铁精矿品位；在以含黄铁矿为主的高硫煤中，硫分大部分集中在大块煤内，通过筛分可将硫分除去；在某些煤矿，块煤灰分与末煤灰分不同，通过筛分可降低某一筛分产品的灰分；很多种煤块的脆性比混杂其中的矸石块脆性大，用滚筒碎选机边破碎边筛分
16、，就能使低灰分的筛下物和高灰分的筛上物分离,2.1.3 筛分机械的类型及其主要特点,筛分机械按筛面的结构形式和运动形式，将其分为以下几种类型。 1固定筛 2滚筒筛 3振动筛 4其他筛分机,筛分过程,碎散物料的筛分过程，可以看做由两个阶段组成： 一是小于筛孔尺寸的细颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面，简称穿层或分层； 二是细颗粒透过筛孔成为筛下物，简称透筛，同时粗颗粒也排出筛面成为筛上物。 为此，物料和筛面之间必须存在相对运动，使粗粒层经常处于松散状态，便于细颗粒穿过粗颗粒之间的空隙，促使细颗粒透筛。同时对筛面上的物料层必须有一定的输送能力。,实践表明：物料粒度小于筛孔3/4的颗粒，很容易通过粗粒物料形成的间隙，达到筛面，到达筛面后很快透过筛孔，这种颗粒称为易筛粒。物料粒度大于筛孔3/4的颗粒，通过粗粒物料形成的间隙比较困难，这种颗粒的直径愈接近筛孔尺寸，它透过筛孔的困难程度就愈大，这种颗粒称为“难筛粒”。 物料在筛分过程中通过筛孔的速度取决于颗粒直
