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选矿学基础,第一章 绪 论第一节 选矿的目的与任务,一、什么是选矿1.选矿定义 又称有用矿物精选，它是研究将矿石中有用矿物成分使之富集的一门技术科学。2.选矿的研究内容：研究有用矿物和脉石矿物分离的规律性，分离的方法，分离的生产过程，设备及工艺等。,二、为什么要选矿1、国民经济各个部门需要自然界提供各种工业原料。（1）机械制造工业、电气工业、造船、铁路运输等工业部门要求提供各种金属材料，例如：铁、钢、铜、铅、铝等等；（2）化工部门要求提供各种非金属材料，例如：硫磺、磷灰石、石墨等；（3）建筑工业要求提供建筑材料，例如：石灰石、高岭土、石棉等；但是，这些金属材料或非金属材料的自然资源往往不是一开采出来能被利用。例如：自然界开采的铜矿石一般含铜只有只有0.5%1.0%左右，而许多铁矿石含铁只有30%左右，这些矿石直接送去冶炼，不仅技术上有困难、经济上也是极不合理的。这些矿石只有经过选矿，将有用矿物富集以后，才能送去冶炼提取金属。从矿体中开采出的矿石，只有少数能直接利用，而绝大多数都要经过选矿处理后才能利用。,2、自然界中的矿石不仅有用成分含量低，而且是复杂共生的，例如：铜、铅、锌等有色金属往往共生于同一矿床中，铁既有单一的铁矿石也有铁铜、铁硫，钒钛铁等共生矿石。有用成分的共生给冶炼造成很大困难。例如：炼铜的原料中含有铅锌都是有害杂质，炼铁原料中含有硫磷和其他有色金属都是有害杂质。因此，将原料中这些成分彼此分离，并使之富集就可以变害为利。,三、选矿的目的与任务 分别富集矿石中的各种有用矿物，尽可能地除去矿石中的脉石矿物和有害杂质，为冶炼提供既经济又合格的原料（富集、除杂、综合回收）。,四、选矿的主要概念1.矿石:当岩石中的某一矿物或某些矿物的含量，达到以当前的生产技术水平可以经济地开采、加工、利用时，则该岩石称为矿石。2.原矿：送入选厂的矿石称为原矿。3.精矿：经选矿后有用矿物富集的产物称为 精矿。4.尾矿：经选矿后脉石矿物和有害杂质富集 的产物称为尾矿。,5.中矿：选别过程中有时产出部分中间产品，称为中矿。6.品位：产品中有用成份（金属、元素或金属氧化物）含量的百分数称为品位。7.产率：某产品重量与原矿重量之比的百分数称为该产品的产率。8.回收率：某产品中有用成份量与原矿中有 用成份量之比的百分数称为该有用成份在该产品中的回收率。,9.选矿比：原矿重量和精矿重量之比称为选矿比。10.富矿比：精矿品位和原矿品位之比称为富矿比。11.有用矿物矿石中可以利用的矿物叫有用矿物。12.脉石矿物矿石中不能利用的矿物叫脉石矿物。,第二节 选矿方法和选别过程,一、选矿方法1.选矿方法 将矿石中有用矿物富集的过程就是将有用矿物和脉石矿物分离的过程，这一分离过程所采用的方法称之为选矿方法。,2.确定选矿方法的基础：矿物的物理性质和物理化学性质，包括：颜色、光泽、密度、形状、粒度、导磁性、导电性、矿物表面润湿性等。,3、介绍几种选矿方法（1）重选法：利用矿物间密度的差异来选分的一种方法。密度不同的矿物粒子在运动的介质中受到流体动力和各种机械力的作用，造成适宜的松散分层和分离条件，从而使不同密度的矿粒得到分离。这种方法用于选别含有铂、金、钨、锡和其他重矿物的矿石具有良好的效果。,4.磁选法：利用矿物导磁性差异来进行选分的一种方法。不同的矿物在磁选机的磁场中受到不同的作用力，从而得到分选。主要应用于选别铁锰等黑色金属矿石和稀有金属矿石。,5.浮选法：是以矿物表面的物理化学性质差异（主要是矿物表面的润湿性）为基础来进行选分的一种方法。目前绝大多数矿石可以浮选处理。但其有缺点：选矿成本较高，尾矿污染较严重。,6.电选法：是利用矿物的导电性不同来进行选别的一种方法。当矿物通过电选机的高压电场时，由于矿物的导电率不同，作用于矿物上的静电力也不同，因而可使矿物得到分选。它主要用于稀有金属、有色金属、和非金属矿石的选别。白钨矿和锡石的分离，锆英石粗精矿和钽铌粗精矿的进一步精选。,二、选别过程选别过程是由一系列的连续作业组成的，选分作业是选别过程的关键。围绕选分作业的前前后后还有准备作业和辅助作业。准备作业包括破碎、磨矿、筛分、分级等作业。这些作业都是围绕将矿石破碎和磨细，使有用矿物和脉石矿物达到单体解离，或分成若干适宜的粒级，为选分作业做好准备。辅助作业一般指浓密、过滤、干燥等作业，供水供电供气和药剂业务等，就其性质也是辅助作业。,一般的选厂是有几个工段组成：1、原矿破碎段。矿山开采出来的矿石最大块粒度可达300-1500毫米左右，经过几段破碎和筛分作业，将矿石破碎到8-25毫米以下就可进入磨选工段,2、磨选工段。将破碎产品经过一段或数段磨矿与分级作业，使矿石磨到要求的粒度，送入选别作业，经几次选别，得到精矿和尾矿。磨选工段是一个选厂的关键工段，全厂选别指标的高低主要决定于磨选工段工作的好坏。,3、脱水工段。选别得到的精矿经过浓密过滤有时还有干燥，将精矿产品中水分脱到烧结厂要求的水平。4、机修电气工段。负责全厂设备的维修及机电设备的正常运转。,选厂常用计算公式：1、计算回收率 理论回收率：实际回收率：2、计算产率 实际产率：理论产率：,3、计算选矿比 实际选比：理论选比：以上式中 原矿品位，%；精矿品位，%；尾矿品位，%；金属回收率，%；,产率，%；Q精矿量，t/h;Q原矿量，t/h；R选矿比。4.筛分效率（1）式中：、分别为给矿、筛下、筛上产物中小于筛孔尺寸粒级的百分含量。,5、磁铁矿磁性率式中：FeO氧化铁（%）TFe全铁（%）,6、细筛分离粒度经验公式（1）式中：d细筛分离粒度（）S筛孔尺寸（）K系数（在0.751.25）7、介质(球)充填率式中：钢（铁）球充填率（）b介质水平面距磨机筒体中心线高度(m)D磨机有效直径（m）,8、装球量公式 GV式中：G装球量（吨）充填系数百分数（取4045）钢球堆比重（取4.85t/m3）9、装球直径（拉祖莫夫公式）Df式中：D钢球最大直径()f矿石性质（硬度）系数（f在28-38-48）d给矿最大直径（）10、钢球重量式中：W单个钢球重量（g或kg）D钢球直径（）,11、破碎比 式中：Dmax破碎前物料最大块直径（）dmin破碎后原物料最大块直径（）12.分级返砂循环负荷给矿中小于分级粒度含量（）溢流中小于分级粒度含量（）沉砂中小于分级粒度含量（）,下面我为大家介绍几种常见的矿石,磁铁矿 颜色为铁黑色、条痕为黑色，半金属光泽，不透明，含铁Fe72.4。莫氏硬度5.56.5。比重4.95.2。具强磁性。成因产状：磁铁矿是岩浆成因铁矿床、接触交代-热液铁矿床、沉积变质铁矿床，以及一系列与火山作用有关的铁矿床中铁矿石的主要矿物。此外，也常见于砂矿床中。磁铁矿氧化后可变成赤铁矿(假象赤铁矿及褐铁矿)，但仍能保持其原来的晶形。,鉴定特性：以其晶形，黑色条痕和具强磁性可与相似的矿物赤铁矿、铬铁矿等相区别。用途：提炼铁的最主要有用矿物之一。选别方法：磁铁矿的选别方法有磁选法、重力选矿法和浮游选矿法等，但是考虑到选别成本和选别难易程度最常见为磁选法。保国铁矿磁矿系统和北票矿业公司所处理的矿石以磁铁矿为主，所应用的选别工艺为单一磁选。,赤铁矿结晶赤铁矿为钢灰色；土状赤铁矿呈红色。条痕为樱桃红色或鲜猪肝色。金属至半金属光泽。有时光泽暗淡。莫氏硬度56。比重55.3，弱磁性。自然界中Fe2O3的同质多象变种已知有两种，即-Fe2O3和-Fe2O3。前者在自然条件下稳定，称为赤铁矿；后者在自然条件下不如-Fe2O3稳定，处于亚稳定状态，称之为磁赤铁矿。赤铁矿的集合体有各种形态，形成一些矿物亚种，即：,(1)镜铁矿为具金属光泽的玫瑰花状或片状赤铁矿的集合体。(2)云母赤铁矿具金属光泽的晶质细鳞状赤铁矿。(3)鲕状或肾状赤铁矿形态呈鲕状或肾状的赤铁矿。赤铁矿是在氧化条件下形成的，规模巨大的赤铁矿矿床多与热液作用和沉积作用有关。沉积型赤铁矿具有鲕状、豆状和肾状等胶态特征，此外还有沉积变质型，主要有磁铁矿、假象赤铁矿、赤铁矿所组成，与石英绿泥石等共生。假象赤铁矿是成矿环境富氧的一种标志。在氧浓度较低的环境条件下，赤铁矿中的部分Fe3+被还原而行成磁铁矿，这种磁铁矿称为穆磁铁矿。穆磁铁矿是成矿环境出现还原条件的一种证据。,赤铁矿也是自然界中分布很广的铁矿物之一，可形成于各种地质作用，但以热液作用、沉积作用和区域变质作用为主。在氧化带里，赤铁矿可由褐铁矿或纤铁矿、针铁矿经脱水作用形成。但也可以变成针铁矿和水赤铁矿等。用途：提炼铁的最主要矿物之一。,选别方法：赤铁矿的选别方法通常有重力选矿法和浮游选矿法等，这两种方法都比较适合选别赤铁矿。重选法采用螺旋溜槽、离心机等；浮选法采用浮选药剂（十二胺、淀粉等）对其选别非常有效。保国铁矿混合矿系统应用重选法处理赤铁矿，鞍钢调军台、齐大山选厂应用浮选法取得良好效果。,褐铁矿 实际上并不是一个矿物种，而是针铁矿（-FeooH）、水针铁矿（-FeooHnH20）为主组成，并包含数量不等的纤铁矿（-FeooH）、水纤铁矿（-FeooHnH20）、含水氧化硅、粘土等而成的混合物。褐铁矿中含Fe48%-62.9%，常呈致密块状或胶态，或土状、疏散多空状等。针铁矿：颜色红褐、暗褐至黑褐。针铁矿条痕为红褐色，硬度55.5，比重44.3。而褐铁矿条痕则一般为淡褐或黄褐色，硬度14，比重3.34。(2)纤铁矿常见鳞片状或纤维状集合体。颜色暗红至黑红色。条痕为桔红色或砖红色。硬度45，比重4.014.1。,褐铁矿是表生作用产物。由各种含铁矿物在风化过程中同时进行氧化和水化之后生成褐铁矿。当褐铁矿在金属矿床氧化带露头上分布有一定的面积时，称为“铁帽”。一般根据铁帽的颜色、构造和所含微量元素及次生矿物等标志，可推断深部原生矿床的种类，因此铁帽是很好找矿的标志。当褐铁矿大量富集时，可作为矿石开采利用。,选别方法：由于褐铁矿理论品位低，采用常规的选矿方法成本高且效果不佳。目前采用先将褐铁矿磁化焙烧还原成人工磁铁矿，再进行浮选或磁选。此技术在新疆亚星选厂和云南万得利选厂都有应用。,菱铁矿 灰黄至浅褐色，氧化后呈深褐色、棕红色；透明至半透明；莫氏硬度4；密度3.7-4.0；有的菱铁矿在阴极射线作用下呈桔红色。成因产状：菱铁矿具有热液和沉积两种成因。沉积成因者，常产于粘土或页岩层和煤层里，具有胶状、鲕状和结核状形态，与鲕状赤铁矿、鲕状绿泥石和针铁矿等共生；热液成因者，可呈单独菱铁矿脉与铁白云石、方铅矿、等硫化物共生。菱铁矿在氧化带不稳定，易分解成水赤铁矿、褐铁矿而形成铁帽。,选别方法：菱铁矿选别方法类似于褐铁矿，由于理论品位低，采用常规的选矿方法成本高且效果不佳。目前采用先将菱铁矿磁化焙烧还原成磁铁矿，再进行浮选或磁选。此技术在新疆亚星选厂、云南万得利选厂和陕西大西沟选厂都有应用。,一些常见的脉石矿物,石英：SiO2纯净无色、透明，称水晶，可因含微量色素离子或细分散包裹体而呈各种颜色，并使透明度降低，如烟水晶、黄水晶、紫水晶等；玻璃光泽，断口呈油脂光泽；无解离；普氏硬度7；密度2.65；成因产状：石英在自然界分布最广，是许多岩浆岩、沉积岩和变质岩的主要造岩矿物。,黑云母K(Mg,Fe)3ALSi3O10(OH)2类质同象置换广泛，使其组成很不稳定，可在相当大的范围内变化。Mg与Fe间的完全置换最普遍，当Mg：Fe2:1时为黑云母。黑云母常为黑色、深褐色，有事因含有Fe3+或TiO2而呈绿色或浅红褐色；玻璃光泽，解离面上显珍珠光泽；硬度2.5-3；密度2.8-3.2；绝缘性差，易风化。,成因产状：主要产于岩浆岩和变质岩中，在风化条件下，黑云母结构单元层间的K+,可被Mg2+和H2O取代，形成黑云母，在进一步风化，则形成蛭石和高岭石。,通过以上对选矿基础和矿石种类的介绍，下面我为大家讲解猪沟菱褐铁矿磁化焙烧选矿试验研究，试验的主要内容包括：矿石工艺矿物学的研究，实验室静态磁化焙烧选矿试验研究，回转窑动态磁化焙烧选矿试验研究等。,