重力選礦工藝簡(jiǎn)述

重力選礦概述

重力選礦是物理選礦中最重要的也是至今所有選礦方法應(yīng)用最早的一種選礦方法。它使用的大，處理能力之大，是任何一種選礦方法，都難以與之相比的。

任何一種選礦方法，都是以品位不同的礦粒，在某種性質(zhì)上的差異，作為其分選依據(jù)。重力選礦方法的主要依據(jù)，是品位或灰分不同的物料，在密度上的差別。對(duì)于細(xì)粒及微細(xì)粒級(jí)的物料，用篩分的方法按粒度分級(jí)，在工業(yè)大生產(chǎn)中，某一些作業(yè)環(huán)節(jié)上，當(dāng)它難以勝任時(shí)，也可用重力選礦的方法進(jìn)行處理，即所謂水力分級(jí)或風(fēng)力分級(jí)，其分級(jí)依據(jù)是粒度不同的顆粒，在介質(zhì)中沉降速度的差異。

重力選礦同其它選礦方法一樣，性質(zhì)，密度，粒度，形狀，不同的礦粒，它們彼此分離，是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中逐步完成的。也就是說(shuō)，應(yīng)該使性質(zhì)不同的礦粒，在重力分選設(shè)備中，具有不同的運(yùn)動(dòng)狀況（運(yùn)動(dòng)的方向、速度、加速度及運(yùn)動(dòng)軌跡等）。從物理學(xué)可知。在重力作用下，即使性質(zhì)【粒度，密度，形狀】截然不同的物體，例如鐵球和羽毛，在真空中運(yùn)動(dòng)時(shí)，其方向，速度，加速度及軌跡都完全相同，故而它們?cè)谡婵罩校?不可能依靠重力作用而分離。然后在空氣中則完全不同，密度大的鐵球較之密度低的木質(zhì)球，沉降得快；同樣粒度大的鐵球比粒度小的鐵球速度快；球狀物體比扁平狀物體落下得快。在密度高于空氣密度的水中，它們之的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的差別更為顯著。因此，一切重力選礦過(guò)程，都必須在某種介質(zhì)中進(jìn)行。介質(zhì)密度高，性質(zhì)不同礦粒在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)上的差別就大，因而分選 也就更好。

重力選礦過(guò)程中所用的介質(zhì)有；空氣，水，重液（密度大于水的液體或高密度鹽類的水溶液）及懸浮液（固體微粒與水的混合物），也可用固體微粒與空氣的混合物，即空氣重介質(zhì)。

在重力場(chǎng)中，物體在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)，不僅受到重力的作用，而且還承受介質(zhì)作用于物體上的浮力及介質(zhì)對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的阻力。它們不但與物體的密度及介質(zhì)的性質(zhì)（密度和粘度）有關(guān)，而且還與物料的粒度，形狀以及物體與介質(zhì)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。在重力選礦過(guò)程，并不是一個(gè)單一顆粒在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，而是成群的礦粒同時(shí)在介質(zhì)中處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因此，礦粒之間的相互作用，對(duì)于運(yùn)動(dòng)過(guò)程有很大的影響，這種影響也與礦粒的粒度和華麗的服飾關(guān)。因此，重力選礦的結(jié)果，不但取決于礦粒的密度，礦粒在粒度和形狀上的差異，必將影響按密度分選的結(jié)果。同樣，對(duì)于水力分級(jí)作業(yè)。礦粒在密度和形狀上的差異，也將影響按粒度分級(jí)的精確性。

重力選礦的目的

重力選礦的目的，主要是按密度來(lái)分選礦粒。因此，在分選過(guò)程中，應(yīng)該想方設(shè)法創(chuàng)造條件，降低礦粒的粒度和形狀對(duì)等分結(jié)果的影響，以便使礦粒 間的密度差別在分選過(guò)程中，能起到主導(dǎo)作用。因此，一方面深入研究礦粒在介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，一方面還要研究運(yùn)動(dòng)介質(zhì)的性質(zhì)以及在各種特定條件下，介質(zhì)流的運(yùn)動(dòng)特性。

實(shí)際生產(chǎn)中，分選過(guò)程必須在流動(dòng)的介質(zhì)中進(jìn)行，因?yàn)榻橘|(zhì)若靜止不動(dòng)。礦粒群就會(huì)難以松散，顆粒間的相互轉(zhuǎn)移就無(wú)法進(jìn)行，也就更談不到分選之后產(chǎn)物的排放。流動(dòng)的介質(zhì)，不但是粒群松散所必須的，而且在某種條件下，還能使性質(zhì)不同的礦粒，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的差別擴(kuò)大。正是由于介質(zhì)的流動(dòng)，才使得不同性質(zhì)的物料，可連續(xù)不斷地自分選機(jī)的不同部位排出。

重力選礦的原理

重力分選過(guò)程中，介質(zhì)的流動(dòng)種；連續(xù)上升，間斷上升，間斷下降，上下交換，傾斜流和旋轉(zhuǎn)流。在不同流動(dòng)形式的介質(zhì)中，性質(zhì)不同的礦粒，在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)上的差別也不同，在高密度的重介質(zhì)如：重液、懸浮液中，密度高于介質(zhì)密度的礦粒，將在重介質(zhì)中下沉，密度低于重介質(zhì)密度的礦粒，將在重介質(zhì)中上浮，從而使它們得以分離，這種重力分選過(guò)程，稱為重介質(zhì)選礦；在連續(xù)上升的介質(zhì)流中，粒度大密度高的顆粒將黨內(nèi)降，而粒度小密度低的顆粒，將被上升介質(zhì)流沖走。在間斷上升介質(zhì)流中，由于粒群被沖起而獲得松散，性質(zhì)不同的礦粒，利用松散之機(jī)，各盡其能，而分層，如脈動(dòng)跳汰過(guò)程；在間斷下降介質(zhì)流中，粒群利用給定的一個(gè)機(jī)會(huì)，進(jìn)行松散與分層，如動(dòng)篩跳汰機(jī)的分選；在上下交變的介質(zhì)流中，礦粒隨介質(zhì)不斷地進(jìn)行上下交替的運(yùn)動(dòng)，在每上升或下降一次時(shí)，密度和粒度不同的礦粒，上下移動(dòng)的距離也不同，結(jié)果使高密度礦粒將集中在下層，低密度礦粒則集中在上層，分別排出后，便可得到密度不同的產(chǎn)物。在傾斜介質(zhì)流中，不同密度和粒度的礦粒，其運(yùn)動(dòng)同，它們將分別運(yùn)動(dòng)到距給料點(diǎn)遠(yuǎn)近不同的區(qū)間，從而得以分離。旋轉(zhuǎn)介質(zhì)流為被分選的物料，提供一個(gè)離心力場(chǎng)，使分選過(guò)程得到強(qiáng)化，因而是分選細(xì)粒及微細(xì)物料的有效方法。

重力選礦的理論研究

利用礦粒在不同類型介質(zhì)流中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的差別，就可以 各種形式的重力分選過(guò)程。根據(jù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式和作業(yè)目的不同，重力選礦可分成六種工藝方法，不同方法所處理物料的密度及粒度也有別。分級(jí)和洗礦，都是按粒度分離的作業(yè)，但洗礦處理的對(duì)象是被粘土膠結(jié)的礦石，兼有碎散的作用。其它各種重選工藝方法，則均屬于分選性質(zhì)的作業(yè)。

利用重力選礦方法物料的難易程度，主要是由待分離物料的密度差來(lái)決定，可簡(jiǎn)單地用下式判斷。

e=q2-q/q1-q

一八五一年英國(guó)物理學(xué)家斯托克斯提出了粘性阻力公式，從而為早期的重選理論研究工作，提供了理論基礎(chǔ)。對(duì)重選理論本身的研究，可追溯到一百多年前法國(guó)的 爾羅利特，他在一八五一年發(fā)表了“對(duì)礦物機(jī)械加工的研究，確定現(xiàn)用操作制度和可能操作制度的理論試驗(yàn)”的論文。該文章是 次從動(dòng)力學(xué)角度，研究單個(gè)顆粒的運(yùn)動(dòng)，來(lái)探討跳汰分選原理。從那以后，關(guān)于跳汰分層的機(jī)理，成了重選理論研究的中心課題。一八六七年奧地利人雷遷智提出自由沉降假說(shuō)，確定了等沉現(xiàn)象。他的學(xué)說(shuō)，對(duì)于當(dāng)時(shí)的歐洲大陸產(chǎn)生了廣泛的影響，至使許多國(guó)家的選煤廠，實(shí)行分級(jí)入選，以后被生產(chǎn)實(shí)踐證明，寬粒級(jí)入選依然可獲得好的分選指標(biāo)。為了討論寬粒級(jí)原料也可入選的問(wèn)題，門羅于一八八八年到一八八九年提出了干擾沉降的假說(shuō)，從而把單個(gè)顆粒的沉降與粒群的關(guān)系聯(lián)系起來(lái)。其后高登提出了初加速度假說(shuō)，該學(xué)說(shuō)在蘇聯(lián)很受重視。于是在初加速度假說(shuō)的基礎(chǔ)上，蘇聯(lián)人維諾格拉道夫綜合了各種動(dòng)力學(xué)因素，建立了礦粒運(yùn)動(dòng)微分議程式。至此，在重選理論研究中，有關(guān)跳汰分層的機(jī)理，自然而然地形成了動(dòng)力學(xué)研究體系。

到了本世紀(jì)四十年代，蘇聯(lián)學(xué)者黑亞申柯根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)研究工作，提出了跳汰是在上升水流中“按懸浮體相對(duì)密度分層”的觀點(diǎn)，使重選理論的研究，則顆粒個(gè)體轉(zhuǎn)到粒群整體，從力學(xué)角度來(lái)看，是從動(dòng)力學(xué)分析轉(zhuǎn)變到了靜力學(xué)分析，這對(duì)重選理論的研究有重大意義。爾后，德國(guó)人邁耶爾從床層內(nèi)部能量變化的角度，提出了“位能假說(shuō)”。團(tuán)結(jié)這一派學(xué)說(shuō)逐步形成按懸浮體局部壓強(qiáng)差分層的概念。到了本世紀(jì)六十年代，跳汰理論研究中又出現(xiàn)了一個(gè)新的方法，一九五九年維度格拉道夫首先提出的“概率一統(tǒng)計(jì)假說(shuō)”該假說(shuō)是用統(tǒng)計(jì)物理學(xué)的研究方法，處理分選理論問(wèn)題。至此，也是自然而然的形成了從靜力學(xué)角度的研究體系。

重力選礦工藝在我國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)是一個(gè)歷史悠久的文化發(fā)展的古老國(guó)家，四千多年前就開(kāi)始銅的冶煉，為了滿足冶金生產(chǎn)的需要，所以采礦，選礦技術(shù)也隨之發(fā)展。我國(guó)最早采用跳汰的選煤廠建于一九一七年，一九二三年建立溜槽選煤廠，一九四五年以前，我國(guó)共有十一座煉焦煤選煤廠和五座動(dòng)力煤選煤廠。

解放后，我國(guó)選礦廠的生產(chǎn)，建設(shè)，進(jìn)入了一個(gè)新的歷史時(shí)期。由于能源資源的開(kāi)發(fā)和礦物原料的生產(chǎn)，被置于優(yōu)先發(fā)展的地位，先后在煤炭、鎢、錫礦石的生產(chǎn)基地，建設(shè)了多座大型和中型的選煤廠及選礦廠。選礦工藝也大大提高。

選礦五十年代末期，機(jī)械化重選廠處理的礦石量已經(jīng)占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。隨著我國(guó) 工業(yè)的發(fā)展，同期還新建設(shè)了一批處理稀有金屬礦砂的重選廠。六十年代，開(kāi)始用重選法處理赤鐵礦礦石，并在鉛、鋅有色金屬選礦廠，建立起重介質(zhì)選礦車間。還以現(xiàn)代的稱王稱霸技術(shù)，在吉林，黑龍江等地漫長(zhǎng)的河灘上，建設(shè)了多條浮動(dòng)采金船。一九七七年鞍山建立我國(guó) 座磁選、重選聯(lián)合工藝流程的選礦廠?，F(xiàn)在我國(guó)鎢、錫礦石的稱王稱霸技術(shù)已經(jīng)牌世界依靠地位。錫石處理量比解放前增長(zhǎng)四十多 ，并綜合回收了鐵、鉛、銅、鋅、鎢、銻、鈦、鋯等十余種伴生金屬元素，鎢精礦產(chǎn)量居世界首位，成為重要的鎢砂出口國(guó)。

新技術(shù)新設(shè)備研究，也取得了不少成就。加速我國(guó)科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，重力選礦肩負(fù)著為國(guó)家提供優(yōu)質(zhì)能源的多種優(yōu)質(zhì)礦物原料的任務(wù)，任重而道遠(yuǎn)。