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1、重 力 选 矿,第一章 重力选矿(gravity concentration)概论第一节 选矿（Mineral processing) 的概念(ore dressing, mineral dressing) ）有用矿物能为人类利用的矿物。 ）矿石含有有用矿物的矿物集合体中，若有用成分的含量，在当前技术经济条件下，能够富集加以利用的矿物集合体。 3）脉石在矿石中含有目前无法富集或工业尚不能利用的一些矿物。（对于煤炭来说，不能作煤使用而以SiO2为主要成分的矿石叫矸石。）,）选矿利用矿物的性质（如物理或物理化学性质）的差异，借助各种选矿设备将矿石中的有用矿物与脉石矿物分离，并达到使有用矿物相对富集
2、的过程。 ）精矿(Concentration)选矿选出的经富集的有用矿物。 ）尾矿(Tailing)弃之的无用产物称为尾矿。对煤炭而言，将煤和矸石分离，从而获得质量不同的产物，称为选煤。, 基本选矿方法,选 矿,物理选矿,浮游选矿,化学选矿,其它选矿,重选,磁选,电选等,根据粒度、密度、形状、硬度、颜色、光泽、磁性及电性等 差异,据表面的物理化学性质（如颗粒表面的浸湿性等） 差异,据化学性质所存在的差异,据其它（如生物）差异,第二节 重力选矿的任务和方法 ）重力选矿的依据重力选矿方法的主要依据，是品位或灰分不同的物料，在密度上的差别。对于细粒及微细粒级的物料，按粒度分级依据粒度不同的颗粒，在介
3、质中沉降速度的差异。 ）对重选设备的要求重选过程是在运动过程中逐步完成分离的。重力设备，应具有使性质不同的矿粒，有不同的运动状况（运动的方向、速度、加速度及运动轨迹等）。,）重选的介质重选过程是在介质中进行的。介质密度高，性质不同矿粒在运动状态上的差别就大，因而分选效果也就更加好。重力选矿过程中所用的介质有：空气、水、重液（密度大于水的液体或高密度盐类的水溶液）及悬浮液（固体微粒与水的混合物），也可用固体微粒与空气的混合物，即空气重介质。 ）重选过程颗粒受力物体不仅受重力的作用，而且还承受介质作用于物体上的浮力及介质对运动物体的阻力。,）重选过程密度差起主要作用重力选矿程中，应降低矿粒的粒度和
4、形状对分选结果的影响，以便使矿粒间的密度差别在分选过程中，能起主导作用。 ）重选中的介质流连续上升、间断上升、间断下降、上下交变、倾斜流、旋转流。常见的重选方法有重介质选矿、跳汰选矿、旋转介质流分选、摇床分选、斜槽分选等。本课程将详细介绍以上各选矿方法,第二节 重力选矿的发展简况 重选方法发展过程,从河溪砂石中用兽皮淘洗选收自然金属,20世纪初出现稳定悬浮液重介质选煤法,简易淘洗工具,人工溜槽,手动跳汰机,14世纪末,具有上下交变水流的跳汰机问世,18世纪产业革命, 出现机械传动活塞跳汰机,摇床,1892年,压缩空气驱动的无活塞跳汰机，鲍姆式跳汰机,20世纪中,离心力场水力旋流器, 重选的理论
5、研究, 我国重选的发展我国是一个历史悠久文化发达的古老国家，远在4000多年前就开始铜的冶炼。1637年明朝宋应星所著天工开物就记载了许多有关应用重力分选的实例。如：用风车风选谷物、用水力分级方法提取瓷土，用淘洗法选收铁砂和锡砂等。我国最早的选煤厂建于1917年。目前我国的大小选煤厂有500多座，均有重力选设备。其中有小型的重选设备，又有大型现代化的重选设备。,第二章 重力选矿基本原理 2.1 概述 2.2 颗粒(Particle)及颗粒群沉降(settling)理论 2.2.1 矿粒在介质(Medium)中的自由沉降 、矿粒在介质中所受的重力矿粒在介质中所受的重力， 等于它在真空中所受的重力
6、 与浮力之差,浮力 阻力重力,根据阿基米德原理G0 =V g- V g= (m/V) g (m/V) g= m (- ）/)gG0 = m g0 式中： V矿粒的体积，m3；矿粒的密度，k/m3；介质的密度，kg/m3，g 重力加速度，m/s2；m 矿粒的质量，kg。 矿粒在介质中的加速度 , m/s2 。,g0 大小、方向与、有关，与粒度、形状无关。时，颗粒沉降；时，颗粒上浮；=时，颗粒悬浮。2 矿粒在介质中运动时所受的阻力介质阻力分选介质作用在矿粒上的阻力；机械阻力矿粒与其它周围物体以及器壁间的摩擦、碰撞而产生的阻力。机械阻力相当复杂，难以计算。仅分析介质阻力。,1) 介质阻力：介质与矿粒
7、有相对运动时，作用在矿粒上与运动方向相反的分力。,介质阻力,粘性阻力切向力,压差阻力法向力（形状阻力）,2) 介质阻力的计算a 介质阻力通式用量纲分析和实验研究相结合的方法矿粒在流体介质中运动时所受介质阻力R。根据实验结果及水力学的分析可知，矿粒所受介质阻力R，与它的运动速度 v、它的几何特征尺寸d、流体的密度和粘度等物理量有关。阻力R可用如下函数表示:R= f(v, d , , ) 用量纲分析的方法，经推导整理：,阻力系数,粘性摩擦阻力区（层流区、斯托克斯区） 条件：Re=1 , =24, k=1Re =vd/通式中阻力系数为 =3/Re该系数可通过理论分析得到。阻力系数与雷诺数之间为直线关
8、系。 R=(3/Re) d2v2 或 R=3d v 适用于：粉状物料、雾滴在空气中沉降。只计粘性阻力，不考虑压差阻力。,过渡区（阿连区）粘性阻力与压差阻力同数量级。 条件： 1 Re500 , =10 , k=1/2实际应用Re=2300 较好。 适用于：一般细物料，如细粒煤炭、石英砂等在水或空气中沉降。,3) 压差阻力区（牛顿区）颗粒体积较大，运动速度较快，发生面层分离，在颗粒尾部全部形成旋涡区，此时压差阻力占主要地位。条件： 500Re 1 ，v01 =v02 ,因此有，dV1 dV2 等沉比e0：e0 = dV1/dV2 1,dV1/dV2 v01 , 密度大颗粒沉降快在下面；dV1/d
9、V2 = e0 时， v02 = v01 , 两种颗粒沉降时不分上下；dV1/dV2 e0 时， v02 v01 , 密度低而粒度大颗粒沉降快。要使性质不同的物料能按密度差异分离，必须使密度不同的颗粒的粒度比小于等沉比。即粒度需控制在一定范围内，范围越窄， dV1/dV2 越小，越小于e0 。等沉比对一定性质的两种颗粒是一定的。 二、等沉比的计算 （一）用通式求等沉比对两不同密度颗粒：,两末速相等时，有,(1)斯托克斯区域,对不规则矿粒,应用三个区域的计算公式,(2)阿连区域,(3)牛顿区域,(4)统一形式,式中指数m,n 与Re 数有关。,三、影响等沉比的因素从计算e0的公式可知，任何两种矿
10、粒若是等沉粒，它们的等沉比不是一成不变的，因为除了矿粒的密度因素之外，e0的大小还与其它一些因素有关。(一)介质密度的影响等沉比与介质密度有关，是随介质密度的增加而增大。例如，密度为1400kg/m3的煤粒与密度为2200kg/m3的矸石，在空气中其等沉比e0=158 ,而在水中 ，则等沉比e0 = 2.75 。说明在高密度介质中，矿粒的密度差对被选物料的影响，比在低密度介质中更加明显。,分选介质密度的增大，允许被选物料的粒度差别也相应加大，若被选物料的粒级不变情况下，那么在分选过程中不同性质颗粒密度差的影响更居主导作用，必然其分选效果更好。如水为分选介质比以空气为分选介质的选分效果好，实践也证明了这一点。(二)等沉速度uo的影响等沉比与矿粒沉降时的阻力系数有关。而阻力系数又是矿粒沉降速度及其形状的函数。因此，两等沉粒的粒度比值不是常数，而是随其沉降速度和形状的改变而变化。当形状一定时，从式 看出，其指数m和n，是随着v0和Re增大而变大的，所以等沉比也随之增大。,
