《重介质选矿》ppt课件

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1、第六章 重介质选矿 第一节 概述 1、什么是重介质选矿 任何重力分选过程，都是在一定的介质中进行。若所使用的分选介质其密度大于 lg/cm3时，这种介质称为重介质。矿石或煤炭在该介质中分选，称重介质选矿或重介质选煤。 2、重介质选矿的发展过程 1858年有人提出用锰、钡、钙的氯化物溶液作为分选介质进行选煤，但因介质难于回收，致使成本昂贵，未能获得推广使用。 1917年出现使用水砂混合物作为重介质分选,煤炭，但效果受到局限，一般仅用于选分易选的动力煤。 1926年苏联工程师 EA斯列普诺夫首先提出使用稳定悬浮液的重介质选煤法。以后，重介质选矿法便开始逐渐获得广泛应用。 至今，除重介质选煤是选煤的

2、重要方法之外，也可应用于金属矿石、黑色金属矿石、贵金属矿石、稀有金属矿石及其它物料的分选。 3、重介质选矿分选原理 根据阿基米德定理，小于重介质密度的颗粒将在介质中上浮，大于重介质密度的颗粒在介质中下沉。,重介质的密度 zj 应在轻产物q 和重产物密度z 之间。 qzj z 其中的重介质密度即为分选密度。 重介分选机中，原煤进入后就会按密度分为两个产品，分别收集这两种产品，可达到按密度分选的目的。 虽然物料在分选机中的分层过程 主要取决于它的密度，但是它的分层速度却是物料粒度及物料与介质密度差的函数，粒度越大，密度差越大，物料的分层速度快，粒度小，物料的分层速度越慢。因此在实际生产过程中往往有

3、一部分细粒级煤在分选机中来不及分层就排出，降低了分选效率。,同时，分选中悬浮液流动和涡流的影响，物料之间碰撞的影响及悬浮液对煤粒运动阻力的影响，原煤的粒度和形状都对分选结果有一定影响。生产中注意减少它们的影响。 4、重介质选矿的特点 优点： 1）分选效率和分选精度都高于其它选煤方法。 块煤：max = 99.5% ，E可达 0.020.03; 末煤：max = 99%，E可达0.05。 2）分选密度调节范围宽 跳汰：一般，1.451.9; 重介：1.351.9 , 重介质旋流器：1.32.0。,3）分选粒度范围宽 块煤：10006 mm 末煤旋流器：500.15 mm 4）适应性强 对精煤质量

4、变化时，灰分可按要求变。原煤性质改变影响不大。 5）生产过程易于实现自动化 悬浮液密度、液位、粘度、磁性物含量等工艺参数能实现自动控制。 缺点： 增加了加重质的净化回收工作，设备磨损比较严重。,基于以上各点，重介质选矿方法应用非常广泛。 重介质选煤主要适用于难选、极难选煤。,第二节 加重质选择 1、加重质的种类 在工业生产中重介质选矿所用的重悬浮液，其加重质主要有硅铁、磁铁矿粉、重晶石、高炉灰、铅精矿、黄铁矿、石英和矸石粉等。选煤使用最多的是磁铁矿粉。 我国1982年研制成功的DBZ型重介质旋流器，是采用浮选尾矿或矸石粉作为加重质，用以分选跳汰机中煤、矿井废弃的矸石或小于13mm的洗矸，不仅节

5、省大量磁铁矿的精矿粉、而且为我国从煤矸石中回收煤炭，减轻矸石山对环境的污染，提供了即经济又简便的工艺方法。 重介质选矿配制悬浮液时所用的各种加重质,主要性能及其回收方法见表6-1。,采用重介质分选法时，对加重质的选择是十分重要。因为加重质的密度、粒度、硬度及磁性等，对其所配制的悬浮液性质 (密度、粘度和稳定性，均有直接影响。而悬浮液性能的优劣又直接影响重介质分选的效果、分选设备的生产能力、重介质的制备和回收、设备的选择以及选矿 (煤）成本等。 2、对悬浮液的要求 在所要求的分选密度下，悬浮液应具备粘度低，稳定性好，而且用过并稀释后容易回收和净化。 3、选择加重质应考虑的因素,1）加重质密度 a

6、.加重质密度与悬浮液容积浓度关系 加重质与水配成的悬浮液，在要求的分选密度一定时，加重质密度低，悬浮液固体浓度就越高，悬浮液粘度大。大到一定值时，不能进行分选。因此，体积容积浓度s有上限， 对应可得加重质的密度最低值D。,b 悬浮液临界容积浓度 悬浮液的临界容积浓度L与加重质的性质及粒度组成有关。在通常使用的加重质粒度范围内，密度在26511.30g/cm3范围内的各种加重质，与水所构成的悬浮液，其L都非常接近，一般在025一033之间。 加重质的密度过高也不适宜，否则，悬浮液固体容积浓度太低，加重质颗粒沉降速度过快，导致悬浮液在密度方面，失去作为分选介质的作用。据研究，重介质选矿所川悬浮液的

7、容积浓度，不应小于10，即作为分选介质时，悬浮液固体容积浓度的下限值x大于10。由此就可求出在规定分选密度时，所需加重质密度的最高值G,选用的加重质密度应在D与 G之间,即 G D 例:要求的分选密度为1.4g/cm3, G = 5.0g/cm3 , s=2.21g/cm3 . 分选煤炭时，重介质密度若要求为14O g/cm3，那么配制悬浮液所用加重质，其密度应在为500-22lg/cm3范围的物料中挑选。密度符合这个条件的常用加重质很多，如磁铁矿、重晶石、黄铁矿,残渣、高炉灰渣、石英、黄土、矸石、浮选尾煤等。 2）容易回收和净化； 3）料源充足、制备容易； 4）硬度较大（防泥化）、球形（粘度

8、低）、不与水发生化学作用。 4、选煤过程常用的加重质 重介质选煤多采用磁铁矿粉作为加重质，因用其配制的悬浮液密度范围宽，完全能够满足分选各种煤炭使用，而且便于回收。 黄土、浮选尾煤、矸石粉等，只能配制低密度悬浮液，并用于回收精煤。,5、对磁铁矿加重质的要求 重介质选煤厂利用磁铁矿粉作加重质时，磁铁矿粉的磁性物含量越高，加重质的回收再使用的数量也越大，介质耗资少，生产费用可有所降低。还有加重质粒度愈细，悬浮液密度也越稳定，在悬浮液中为起稳定作用所需掺入的煤泥量也相应减少，悬浮液密度的真实性越高，分选效率也会越佳。 我国设计规范规定，用磁铁矿粉作加重质时，其磁性物含量应在95%以上，密度在45g/

9、cm3左右。对加重质粒度的要求是，分选块煤 (用于斜轮或立轮重介质分选机)时，小于0074(-200目)mm粒级的含最应占80%以上，用于重介质旋流器分选末,煤时，小于0044mm粒级 (-325目)含量应占90%以上。如外来磁铁矿粉粒度不能满足要求时，选煤厂应设置研磨设备。 第二节 重介悬浮液性质 一、悬浮液密度 1、悬浮液密度的特点 悬浮液的密度在物理意义上与均质介质的密度不完全相同，只有将悬浮液中的固、液两相作为一个统一的整体看待时，才具有密度的概念。因为悬浮液是由两种密度完全不同的质点（固、液）所构成的两相混合物，故悬浮液密度zj在数值上不能表征其中每一个质点的密度，因此，,通常称该密

10、度为悬浮液的假密度，或称悬浮液的物理密度。 当加重质粒度较细，容积浓度又较高，而入选的矿粒较大时，在分选过程中，对矿粒而言，悬浮液作为一个整体才称其分选介质。否则，此时的分选介质只是悬浮液中的液体而不是悬浮液的整体，矿粒在悬浮液中的沉降，仅仅看为矿粒在液体中受加重质悬浮粒作用的干扰沉降。矿粒排开的介质不是具有密度为悬浮液密度的本身，而是悬浮液中的液体，密度为s 。因此，尽管有的矿粒密度低于悬浮液的密度zj ，但也将下沉，即矿粒不能按悬浮液的密度zj进行浮沉过程，而达到低、高不同密度矿粒的分离。,重介质选矿过程中作为分选介质而起作用的悬浮液，其中固体悬浮粒 (加重质)的粒度和容积浓度与入选物料的

11、粒度之间应具有一定的关系，悬浮液的密度要由加重质的密度和容积浓度来决定。 (二） 悬浮液密度对加重质粒度的要求 在悬浮液内，矿粒排开的同体积悬浮液中，至少应有一个加重质的颗粒。 即 悬浮液浓度 加重质粒体积 / 矿粒体积,式中K值是个大于1的修正系数，一般K=1.6一493之间。 (三）悬浮液有效密度 从理论上讲，重介悬浮液的物理密度应该就是分选密度，但实际工作中有时并非如此。这是由于加重质颗粒很细，当悬浮液固体容积浓度大到一定程度后，加重质颗粒由于种种原因经直接接触而相互连接起来，形成空间网状结构物，这就便悬浮液发生了结构化。由于悬浮液出现结构化的影响，实际的分选密度常常高于悬浮液的物理密度

12、。对于未结构化的重介悬浮液，因加重质颗粒的沉降，分选密度既可高于也可低于悬浮液的假定密度，这应由轻、重产物分离界限层的位置决定。,已出现结构化的悬浮液内，若体积为Vk的矿粒向下运动，开始时所遇到的静力作用，除悬浮液的浮力外，还有静切应力引起的支持力F,二、悬浮液粘度 （一）悬浮液粘度及结构化 液体的粘性由分子间引力引起； 气体的粘性由动能不同的分子在流速不同的层间交换引起； 上两种流体为均质介质，符合牛顿内摩擦定律。 悬浮液的粘性由于包括了因固液界面增大和颗粒间摩擦、碰撞所引起的流动切应力，外观表现为粘性增强。 因与均质介质粘性形成的原因不完全相同，故所测得的悬浮液粘度称为视粘度。,当加重质的

13、粒度和形状差别不大时，悬浮液的视粘度随容积浓度的增加而增大，与加重质颗粒的密度基本无关。图5-3是几种不同的加重质在粒度为0074一0.037mm时，视粘度随容积浓度的变化关系。,从图6一3中可以看出，视粘度随容积浓度的变化规律。 在低浓度 (04)时，也呈直线关系，但粘度随增大而迅速地升高。 在中等浓度时，其视粘度与呈曲线关系增长。 这是由于固体容积浓度很低时，不但颗粒间直接接触少，而且相对说固一液界面也不太大，此时悬浮液的内摩擦力虽有增加，但其增加值与颗粒体积含量大致成正比。,随容积浓度的增大，固体颗粒间直接碰撞与摩擦就不可避兔地增多。这种增加开始时属于粘性切应力，以后的浓度再大又过渡为惯

14、性切应力，呈曲线关系。 当增大到相当高数值后，悬浮液发生了结构化，视粘度随增加而急剧增大。 （二）非结构化悬浮液的流变特性 如图6-4 。 固体容积浓度低时，可视为牛顿流体； 固体容积浓度1520%时，视为非牛顿流体。,结构化流体的流变特性：当外力小，只变形而不流动，当处力克服一定切应力后，流动。 当速度梯度达一定时，结构化被破坏。 （三）影响悬浮液粘度的主要因素 1、加重质性质对悬浮液粘度的影响 由于悬浮液的粘度和结构化的形成与加重质的比表面积有关，因此，一切与比表面积有关的加重质性质，如粒度、形状及含泥量等均对悬浮液视粘度有影响。 图6-5可以看出，在同样容积浓度下，加重质,的粒级越小，悬

15、浮液的视粘度也越大，而开始形成结构化的浓度越低。选矿工艺对加重质粒度有一定的要求，它与所用设备的工作条件及被选物料的粒度有关。 图6-6说明加重质颗粒的形状对悬浮液视粘度的影响。从图中可以看出，加重质颗粒的形状越接近球形，悬浮液的视粘度愈小。 2、含泥量的影响 悬浮液中若混有一部分微细粒级的泥质，将使悬浮液粘度显著增大。因泥质物粒度细，表面积大，不但使悬浮液流动时内摩擦力变大，而且使悬浮液容易结构化。泥质的存在往往使悬浮液粘度增大到0.5-1.0倍，在个别情况下，甚至使悬浮,液完全丧失流动性，从而起不到分选介质的作用。 矿泥含量对硅铁悬浮液粘度的影响如图6-7所示。所指的矿泥是指粒度小于10一

16、2O微米的颗粒。其中一部分是由原矿石带入，另一部分则是在使用过程中加重质经磨剥所生成的新矿泥。 泥质对悬浮液粘度的影响是随悬浮液中含泥量的增大而增大，而且，悬浮粒本身的粒度越细，悬浮液的密度越高，亦即悬浮液本身粘度越高，这种影响也越为显著，如图6-8所示。 3、药剂的影响 某些阴离子和阳离子表面活性剂可降低悬浮液的粘度。如图6-9所示。,降低粘性提高分选速度，但稳定性下降，分选条件难控制。 4、温度的影响 温度升高，粘度降低。可以认为，不同温度下，悬浮液的粘度与相同温度下水的粘度之比始终不变。,三、悬浮液的稳定性 重力场中，悬浮液上、下层物理密度不稳。上层固粒少，下层固粒多。重介质密度不稳定，影响按密度分选精确性。保持悬浮液自身各部分密度不变的能力称悬浮液的稳定性。 通常用加重质颗粒在悬浮液中沉降的速度的倒数，表示稳定性大小，作为稳定性指标，用Z表示。 Z = 1 / v Z越大，悬浮液的稳定性越好。 影响稳定性的因素： 1、加重质粒度,粒度小，悬