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1、选矿厂矿物的破碎、筛分、脱水与干燥一、破碎与筛分1、破碎的一般概念 从矿山运来的矿石最大块直径通常为 300-1500 毫米左 右。由于矿石中大多数有用矿物都是细粒浸染及与脉石矿物 紧密共生,所以在分选之前必须将矿石中有用矿物“解离”或 “单体解离”。这就必须破碎与磨矿,将矿石碎磨到相适应的 粒度。就破碎而言,在大型选矿厂一般采用三段破碎 （也有采 用四段的）。也就是说选厂通常采用阶段破碎的办法将大块矿 石的尺寸逐步缩小。通常将最终粉碎产品为 5 毫米以上的粉 碎过程,称为破碎;取得更细产粒度的粉碎过程,称为磨矿。当 然,它们的划分是相对的,实践上常将 1500毫米左右的矿块三 段破碎使矿块粒
2、度降到 825毫米左右,再将825毫米的矿粒 送入磨矿机进行磨碎,直到有用矿物能达到单体解离为止。1）破碎比破碎比是破碎机的给矿石最大块度尺寸（D）与破碎机的 产品中最大矿块尺寸（d）之比，即破碎比i=D/d。破碎比表示经 过破碎作业后产物缩小的倍数 ,它是衡量矿石破碎前后粒度 变化程度和均衡分配各段破碎机工作的参数。矿块最大粒度 一般以 95%的该物料能通过的方形筛孔尺寸来表示。例如原 矿最大粒度 D=500 毫米,破碎最终产物的最大粒度 d=10 毫米 则破碎比 i=D/d=500/10=50。2）破碎段目前,任何一种常规破碎设备都难以达到 50 的破碎比。 因此,破碎过程通常需分段进行。
3、所谓破碎阶段的段数就是物料经过破碎的次数 ,在生产 实践中,通常情况下采三段破碎 ,即谓粗碎、中碎、细碎。粗 碎、中碎、细碎又可分别称为第一段破碎、第二段破碎、第 三段破碎。段破碎的粒度范围如表 11-1 所示表 11-1 各破碎段粒度范围作业给矿粒度（毫米）排矿粒度（毫米）粗碎1500500400125中碎40012510050细碎100502553）各段破碎比及其与总破碎比的关系各段破碎机给矿的最大粒度与排矿的最大粒度之比称 为该段的破碎比。作业总破石于各段破碎比的乘积。如采用 三段破碎,各段破碎比分别以 il、i2、i3 表示,则总破碎比 i 总 总 二il*i2*i3。一定的破碎设备，
4、其破碎比范围固定。因此，总破碎 比往往决定了破碎段数。破碎机的破碎比见表 11-2。表 11-2 几种常用破碎机的破碎比范围作业粗碎中碎细碎设备类型颚式破碎机旋回破碎机标准型圆锥破碎机短头型圆锥破碎机破碎比35363536（开路）4-8 （闭路）目前在选矿厂中主要采用鄂式破碎机、旋回破碎机和弹簧圆锥破碎机等常规破碎设备。破碎机的型号和规格主要根据所处理的矿石性质、选厂 规模以及厂址地形等条件 ,综合比较确粗碎应用鄂式或旋回 破碎机。选厂规模较大,山坡建厂者宜用旋回;选厂规模小、 平地建厂以及矿石中粘性物料较多者 ,可用鄂式;中细碎多采 用圆锥破碎机。2、筛分松散物料通过筛子（单层或多层）分成不
5、同粒级的过程称 为筛分,它主要与物料的粒度或体积有关 ,比重和形状的影响 很小。筛分时,通过筛孔的物料称为筛下产品 ,留在筛上的物料 称为筛上产品。例如筛子的筛孔尺寸为 15 毫米,则筛上产品 用+15 毫米表示,筛下产品用-15 毫米表示。若用 n 层筛面筛 分物料,则可得 n+1 种产品。破碎前进行的筛分称为预先筛分。其目的是预先分出合 格粒度产品,使它不进入破碎机以避免矿石的过分粉碎和提 高破碎机的生产率。对破碎作业产物进行的筛分,称为检查筛分。其目的为控 制破碎产品以符合粒度要求。1）筛分机械筛分机械是破碎筛分车间的主要设备之一。筛分机械分 为固定筛和振动筛 ,目前国内绝大多数选矿厂采
6、用的筛分设 备是振动筛,其中以自定中心振动筛应用最多。这种振动筛筛 分效率高、生产能力大,主要作中、细碎物料的筛分设备。最 大给矿粒度可达 150 毫米。细筛在国内外选矿厂的应用已引 起人们的高度重视。细筛是一种新型的湿式细粒 （0.20.044 毫米）筛分（分级）设备。细筛结构简单,工作可靠、分选精度高、 产品粒度均匀,单位面积处理量可达振动筛的 10-50 倍,它在 选矿厂主要用于选别前的预先筛分和脱水、脱泥作业,效果优 于振动筛,主要缺点为筛面磨损较快。2）筛分效率 筛分的目的是筛出小于筛孔的筛下物料 ,提高破碎机的 处理能力或为磨矿作业提供粒度合格的矿石。筛分机械在实 际筛分过程中不可
7、能将入筛物料小于筛孔的筛下物全部筛 出,因此,筛分机械在筛分过程中就存在筛分效果好坏的问题。 筛分效果好坏常用筛分效率来衡量。所谓筛分效率,是指实际 得到的筛下产品的重量与筛分给矿中小于筛孔尺寸粒级的 重量之比用百分数或小数表示。在连续生产过程中,对定义中 的分子项及分母项的量进行实际称量十分困难 ,经推导后得出的计算公式如下：E=100x (a- b) /a(100-b)x100%式中E筛分效率(%);a入筛物料中含小于筛孔粒级含量();b筛上产物中含小于筛孔粒级含量(%);100筛下产品中含小于筛孔粒级含量(%);在筛分机械的给矿及排矿处 ,分别截取有代表性的矿样, 然后利用与生产中同样筛
8、孔尺寸的筛子筛分后分别算出 a、b 的含量百分数,代入上式后即可求出筛分效率3、破碎筛分流程由破碎机和筛分机组成的破碎工序叫做破碎筛分流程。 破碎筛分流程的结构与原矿粒度、最终破碎产品的粒度以及 选矿厂的规模有关。一般在破碎机前后可包含预先筛分或检 查筛分,为保证最终产品的粒度,在流程的最后一段往往是筛 分机与破碎机构造闭路,即筛上产品(不合格产品)重新返回本 段破碎机再破。选矿最常用的为二段或三段开路或闭路破碎流程选厂 规模较大,原矿粒度较粗时常采用三段破碎;选厂规模较小,原 矿粒度较细时常采用二段破碎。开路破碎靠调节破碎机排矿 口大小来控制产品粒度。由于排矿口的磨损且经常变动,故产 品粒度
9、不均匀,闭路破碎靠筛子来控制产品粒度 ,粒度均匀。 但闭路破碎流程较复杂,基建投资较大,选厂常只在最后一段才采用闭路破碎。二、磨矿与分级1、磨矿磨矿作业是紧接着破碎作业之后对矿石继续进行加工 的作业。除砂矿外,其它矿石选别前都需要进行磨矿。磨砂的 目的有二,其一,是将矿石在磨矿机中磨细 ,使有用矿物 ,与脉 石有用矿物与有用矿物达到单体解离 ,所谓单体解离就是在 脉石中不含有用矿物,在有用矿物中不含脉石,否则叫连生体 其二,为湿式选别作业制备矿浆以便选别。磨矿工作完善与否 直接影响选矿厂工艺指标的好坏。例如选矿厂的磨矿产品细 度不够,就会产生大量连生体,这些连生体如被选入精矿,则精 矿的品位偏
10、低 ,影响精矿质量;如随尾矿排出,回收率偏低,大 量金属流失造成浪费。磨矿通常是在磨矿机中进行 ,磨机中装有用来将矿石磨 细的物体即磨矿介质。若磨矿介质为钢球叫球磨机;介质为钢 棒者叫棒磨机;介质为砾石者叫砾磨机;若以自身矿石作介质 者,就叫矿石自磨机。磨矿作业以湿式磨矿为主 ,而且一般与 机械分级机组成闭路循环,但对于缺水地区也采用干式磨矿。目前国内外金属选矿厂 ,除少数老厂有使用圆锥形球磨 机和一些重选厂使用棒磨机外,大部分是用圆桶形球磨机。近 年来不少黑色金属选厂开始采用了矿石自磨机。2、分级按矿粒在介质中的不同沉降速度 ,将物料分成若干粒度 级别的过程称为分级。分级使用的介质有空气和水
11、。用空气 作分级介质的称干式分级;用水作为分级介质的称湿式分级。 在此仅介绍与磨矿机构成闭路磨矿流程的湿式分级机的机 械性能及使用情况。在闭路磨矿流程中 ,分级设备的作用在于及时分出合格 的磨矿产物,避免过磨,同时分出不合格的粗粒返回磨机再磨 这对保证较好的分选效果,提高磨矿效率意义重大。在我国的选厂中最常用的湿式磨矿分级设备主要是螺 旋分级机,部分选厂也有采用水力旋流器分级的。但在钨、锡 重选厂,为减少循环过程中的过粉碎现象 ,常常采用筛子与棒 磨机构成闭路。1）螺旋分级机典型的螺旋分级机如图 11-2 所示。它是机械分级的种。 螺旋分级机可根据螺旋个数不同分为单螺旋分级机和双螺 旋分级机。
12、根据螺旋在槽体矿浆内浸入深度不同又可分为低 堰式、高堰式、沉没式三种螺旋分级机的构造:螺旋分级机的构造比较简单,由 V 形 槽体、螺旋、传动轴及提升装置等几个主要部分组成.螺旋分级机的工作过程及工作原理 :磨矿机排出的矿浆 由设在槽体下端 1/41/5处的给料口给入螺旋分级机内,矿浆 在螺旋转动时所产生的搅拌作用下保持悬浮 ,不同粒度的矿粒在矿浆中以不同的沉降速度沉降 ,沉降速度较大的粗粒将 沉于槽底,在螺旋转动作用下被输送到上端排出 ,返回磨矿机 再磨,而矿浆中悬浮的细粒由螺旋分级机下端的溢流堰随矿 浆排出,供选别作业进行选矿。各种螺旋分级机的应用,分述如下 (1)低堰式螺旋分级机这种分级机
13、的螺旋在槽内矿浆中 的浸入深度在轴以下,这种分级机分级面积小,螺旋对矿浆面 搅动大,溢流产量低,故不适于作分级用,常用于洗矿。图MTUR獻分级札示谨图1 一水尿2螺旋皿一进料口帕7轴承(2)高堰式这种分 级机的螺旋在槽内矿 浆中的浸入深度在轴 与末端螺旋叶片外缘 之间沉降面积较大,适 于分级粒度为0.15毫 米左右的溢流产品，常 用于一段磨矿的流程 中。沉没式这种分级机的螺旋末端浸没于矿浆之中,分级 面积大,溢流产量高,适于分级小于 0.15 毫米粒级的产品。常 用于二段磨矿的流程中。螺旋分级机规格以螺旋直径表示。2) 水力旋流器水力旋流器是在离心力场中进行分级的新型水力分级图1 3水力 旋流
14、器示意图 1一给矿管门一 柱体外養门一溢流臂； 4锥形容器；L排砂 嘴;k导管设备,分级效果较好。水力旋流器的构造:水力旋 流器是由筒体、给矿管、溢流 管、沉砂咀构成。筒体的上部 为圆筒形,沿切线方向有一给矿 管，在顶（或侧）部有一溢流管，下 端有一沉砂口，沉砂口处的沉砂 咀磨损最快，可根据磨损情况及 时更新。水力旋流器如图11-3。水力旋流器的工作过程及 工作原理:待分级矿浆以一定的 压力经给矿管以切线方向给人, 以一定的速度旋转不同粒度的 矿粒在旋转过程中产生的离心 力不同。粗颗粒产生的离心较 大,沿筒体内壁由下而上经溢流 管排出,达到按粒度分级的目的水力旋流器的应用:水力旋流器具有分级效
15、果较好、占地 面积小、生产能力大等优点,主要用于代替机械分级机与磨矿 机组成闭路作业,或用于脱水、脱泥等。3）分级效率 任何分级机械不可能把欲分出的颗粒全部分离出来 ,因此就存在分级的完全程度问题。分级的完全程度用分级效率 来表示。所谓分级效率就是分级溢流中有效分出的细粒（常以 -200 目表示）与理想条件下分出的细粒的量之比的百分数。所 谓目是一英寸长度上筛孔的数目 ,又称纲目,实践上常以通过 200 目筛子的筛下物的质量百分数表示细粒物料的细度，200 日标准筛孔尺寸为 0.074 毫米三、磨矿分级流程磨矿作业与分级作业的组合就构成了磨矿分级流程。按 分级机与矿机间的配置关系可分为 :带有预先分级的磨矿流 程;带有检查分级的磨矿流程;（预先分级、检查分级、预先检 查分级、类同预先筛分、检查筛分、预先检查筛分）。若按粗 砂返回与否可分为 :粗砂不返回的开路磨矿流程和粗砂返回在我国的选厂中,除重选 厂外,一般的浮选和磁选 厂基本上都是米用闭路 磨矿流程,常用的有一段 或两段闭路流程（见图11 -4、11 -5）。当要求的磨 矿产品粒度较粗（一般-200目粒级度含量不超过60%）时应采用一段磨矿，如果磨碎比很大，磨碎细度要求-200 目占 70%以上时则可考虑米用二段磨矿。在闭路磨矿循环中 ,从分级机返回到磨矿机再磨的粗粒 物叫返砂。返
