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重力选矿工艺简述

重力选矿概述

重力选矿是物理选矿中最重要的也是至今所有选矿方法应用最早的一种选矿方法。它使用的大,处理能力之大,是任何一种选矿方法,都难以与之相比的。

任何一种选矿方法,都是以品位不同的矿粒,在某种性质上的差异,作为其分选依据。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,用筛分的方法按粒度分级,在工业大生产中,某一些作业环节上,当它难以胜任时,也可用重力选矿的方法进行处理,即所谓水力分级或风力分级,其分级依据是粒度不同的颗粒,在介质中沉降速度的差异。

摇床

重力选矿同其它选矿方法一样,性质,密度,粒度,形状,不同的矿粒,它们彼此分离,是在运动过程中逐步完成的。也就是说,应该使性质不同的矿粒,在重力分选设备中,具有不同的运动状况(运动的方向、速度、加速度及运动轨迹等)。从物理学可知。在重力作用下,即使性质【粒度,密度,形状】截然不同的物体,例如铁球和羽毛,在真空中运动时,其方向,速度,加速度及轨迹都完全相同,故而它们在真空中, 不可能依靠重力作用而分离。然后在空气中则完全不同,密度大的铁球较之密度低的木质球,沉降得快;同样粒度大的铁球比粒度小的铁球速度快;球状物体比扁平状物体落下得快。在密度高于空气密度的水中,它们之的运动状态的差别更为显著。因此,一切重力选矿过程,都必须在某种介质中进行。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 也就更好。

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。

在重力场中,物体在介质中的运动,不仅受到重力的作用,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。它们不但与物体的密度及介质的性质(密度和粘度)有关,而且还与物料的粒度,形状以及物体与介质间的相对运动速度有关。在重力选矿过程,并不是一个单一颗粒在介质中运动,而是成群的矿粒同时在介质中处于运动状态,因此,矿粒之间的相互作用,对于运动过程有很大的影响,这种影响也与矿粒的粒度和华丽的服饰关。因此,重力选矿的结果,不但取决于矿粒的密度,矿粒在粒度和形状上的差异,必将影响按密度分选的结果。同样,对于水力分级作业。矿粒在密度和形状上的差异,也将影响按粒度分级的精确性。

重力选矿的目的

重力选矿的目的,主要是按密度来分选矿粒。因此,在分选过程中,应该想方设法创造条件,降低矿粒的粒度和形状对等分结果的影响,以便使矿粒 间的密度差别在分选过程中,能起到主导作用。因此,一方面深入研究矿粒在介质中的运动规律,一方面还要研究运动介质的性质以及在各种特定条件下,介质流的运动特性。

实际生产中,分选过程必须在流动的介质中进行,因为介质若静止不动。矿粒群就会难以松散,颗粒间的相互转移就无法进行,也就更谈不到分选之后产物的排放。流动的介质,不但是粒群松散所必须的,而且在某种条件下,还能使性质不同的矿粒,其运动状态的差别扩大。正是由于介质的流动,才使得不同性质的物料,可连续不断地自分选机的不同部位排出。

螺旋溜槽

重力选矿的原理

重力分选过程中,介质的流动种;连续上升,间断上升,间断下降,上下交换,倾斜流和旋转流。在不同流动形式的介质中,性质不同的矿粒,在运动状态上的差别也不同,在高密度的重介质如:重液、悬浮液中,密度高于介质密度的矿粒,将在重介质中下沉,密度低于重介质密度的矿粒,将在重介质中上浮,从而使它们得以分离,这种重力分选过程,称为重介质选矿;在连续上升的介质流中,粒度大密度高的颗粒将党内降,而粒度小密度低的颗粒,将被上升介质流冲走。在间断上升介质流中,由于粒群被冲起而获得松散,性质不同的矿粒,利用松散之机,各尽其能,而分层,如脉动跳汰过程;在间断下降介质流中,粒群利用给定的一个机会,进行松散与分层,如动筛跳汰机的分选;在上下交变的介质流中,矿粒随介质不断地进行上下交替的运动,在每上升或下降一次时,密度和粒度不同的矿粒,上下移动的距离也不同,结果使高密度矿粒将集中在下层,低密度矿粒则集中在上层,分别排出后,便可得到密度不同的产物。在倾斜介质流中,不同密度和粒度的矿粒,其运动同,它们将分别运动到距给料点远近不同的区间,从而得以分离。旋转介质流为被分选的物料,提供一个离心力场,使分选过程得到强化,因而是分选细粒及微细物料的有效方法。

重力选矿的理论研究

利用矿粒在不同类型介质流中运动状态的差别,就可以 各种形式的重力分选过程。根据介质运动形式和作业目的不同,重力选矿可分成六种工艺方法,不同方法所处理物料的密度及粒度也有别。分级和洗矿,都是按粒度分离的作业,但洗矿处理的对象是被粘土胶结的矿石,兼有碎散的作用。其它各种重选工艺方法,则均属于分选性质的作业。

利用重力选矿方法物料的难易程度,主要是由待分离物料的密度差来决定,可简单地用下式判断。

E=Q2-Q/Q1-Q

一八五一年英国物理学家斯托克斯提出了粘性阻力公式,从而为早期的重选理论研究工作,提供了理论基础。对重选理论本身的研究,可追溯到一百多年前法国的 尔罗利特,他在一八五一年发表了“对矿物机械加工的研究,确定现用操作制度和可能操作制度的理论试验”的论文。该文章是 次从动力学角度,研究单个颗粒的运动,来探讨跳汰分选原理。从那以后,关于跳汰分层的机理,成了重选理论研究的中心课题。一八六七年奥地利人雷迁智提出自由沉降假说,确定了等沉现象。他的学说,对于当时的欧洲大陆产生了广泛的影响,至使许多国家的选煤厂,实行分级入选,以后被生产实践证明,宽粒级入选依然可获得好的分选指标。为了讨论宽粒级原料也可入选的问题,门罗于一八八八年到一八八九年提出了干扰沉降的假说,从而把单个颗粒的沉降与粒群的关系联系起来。其后高登提出了初加速度假说,该学说在苏联很受重视。于是在初加速度假说的基础上,苏联人维诺格拉道夫综合了各种动力学因素,建立了矿粒运动微分议程式。至此,在重选理论研究中,有关跳汰分层的机理,自然而然地形成了动力学研究体系。

到了本世纪四十年代,苏联学者黑亚申柯根据大量的实验研究工作,提出了跳汰是在上升水流中“按悬浮体相对密度分层”的观点,使重选理论的研究,则颗粒个体转到粒群整体,从力学角度来看,是从动力学分析转变到了静力学分析,这对重选理论的研究有重大意义。尔后,德国人迈耶尔从床层内部能量变化的角度,提出了“位能假说”。团结这一派学说逐步形成按悬浮体局部压强差分层的概念。到了本世纪六十年代,跳汰理论研究中又出现了一个新的方法,一九五九年维度格拉道夫首先提出的“概率一统计假说”该假说是用统计物理学的研究方法,处理分选理论问题。至此,也是自然而然的形成了从静力学角度的研究体系。

重力选矿工艺在我国的发展现状

我国是一个历史悠久的文化发展的古老国家,四千多年前就开始铜的冶炼,为了满足冶金生产的需要,所以采矿,选矿技术也随之发展。我国最早采用跳汰的选煤厂建于一九一七年,一九二三年建立溜槽选煤厂,一九四五年以前,我国共有十一座炼焦煤选煤厂和五座动力煤选煤厂。

解放后,我国选矿厂的生产,建设,进入了一个新的历史时期。由于能源资源的开发和矿物原料的生产,被置于优先发展的地位,先后在煤炭、钨、锡矿石的生产基地,建设了多座大型和中型的选煤厂及选矿厂。选矿工艺也大大提高。

选矿五十年代末期,机械化重选厂处理的矿石量已经占据优势地位。随着我国 工业的发展,同期还新建设了一批处理稀有金属矿砂的重选厂。六十年代,开始用重选法处理赤铁矿矿石,并在铅、锌有色金属选矿厂,建立起重介质选矿车间。还以现代的称王称霸技术,在吉林,黑龙江等地漫长的河滩上,建设了多条浮动采金船。一九七七年鞍山建立我国 座磁选、重选联合工艺流程的选矿厂。现在我国钨、锡矿石的称王称霸技术已经牌世界依靠地位。锡石处理量比解放前增长四十多 ,并综合回收了铁、铅、铜、锌、钨、锑、钛、锆等十余种伴生金属元素,钨精矿产量居世界首位,成为重要的钨砂出口国。

新技术新设备研究,也取得了不少成就。加速我国科学技术的现代化,重力选矿肩负着为国家提供优质能源的多种优质矿物原料的任务,任重而道远。

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