礦物是地殼中由于自然的物理化學作用或生物作用,形成的自然元素和化合物。地球的地殼是由巖石構(gòu)成的,而巖石是礦物的集合體。當巖石中的某一成分或某些成分的含量,以當年生產(chǎn)技術水平可以經(jīng)濟地開采、加工、利用時,則該巖石便稱為礦石。礦石中除含有在當年的經(jīng)濟上可利用的有用成分外,還含有尚不能利用的成分,那些不能利用的成分稱之為脈石。
選礦的目的在于從原礦中有用礦物分離出來加以富集,構(gòu)成組分單一的人造富礦,及所謂精礦。選礦過程要利用礦石匯總各礦物某方面的性質(zhì)差異來完成。重力選礦就是根據(jù)礦粒間密度的不同因而在運動介質(zhì)中所受重力、流體動力和其他機械力不從而實現(xiàn)按密度分選礦粒群的工藝過程,簡稱為重選。在金屬礦物選礦過程中,回收的目的金屬礦物的密度比脈石高,這是經(jīng)過選別得到的重產(chǎn)物為精礦,輕產(chǎn)物為尾礦。
重力選礦是按礦物密度差分選礦石的方法,在當代選礦方法中占有重要地位。它的發(fā)展歷史悠久,從古代人類開始知道利用金屬材料的時候,就使用獸皮在河溪中淘洗自然金屬或天然礦物。以后又用木制的溜槽進行分選。大約在400余年前出現(xiàn)了原始型式的跳汰機,但那時的生產(chǎn)還是作坊式的。18~60年代西方發(fā)生了產(chǎn)業(yè)革命,對金屬原l料的需求量日漸增加。同時蒸氣機的出現(xiàn)又為機械化生產(chǎn)提供了動力,于是重選作為一個產(chǎn)業(yè)部門而出現(xiàn)1830-1840年問在德國哈茲(Harz)礦區(qū)出現(xiàn)的早期活塞跳汰機繼續(xù)得到改進而被推廣應用。1892年又發(fā)明了大型的風力驅(qū)動的選煤用鮑姆跳汰機(Baum?jig)。1890年美國制造了第一臺選煤用打擊式搖床,1896-1898年A·威爾弗利(Wilflev)發(fā)明了現(xiàn)代型式的搖床。盡管當時搖床還被視作溜槽的一種,稱作淘汰盤,但以后則以其獨特的分選方式而自成體系。隨著搖床的出現(xiàn),選別前的分級,脫泥等準備作業(yè)也廣為應用。由此可見,重選的主要工藝類型·分級、跳汰、搖床和溜槽選在19世紀末便已基本形成了,并成為當時幾乎是唯一的選礦方法
重選過程中,礦物的分離是在運動過程中逐步完成的。也就是說,應該使性質(zhì)不同的礦粒在重選設備中具有不同的運動狀況----運動的方向、速度、加速度和運動軌跡等,從而達到礦物分離的目的。筒式,一些重選過程都必須在某種介質(zhì)中進行。不同粒度和密度礦粒組成的物料在流動介質(zhì)中運動時,由于他們的性質(zhì)的差異和介質(zhì)流動方式的不同,礦粒所受的介質(zhì)阻力不同,其運動狀態(tài)也不同。礦粒群在靜止介質(zhì)中不易松散、不同密度、粒度、形狀的粒度難于互相轉(zhuǎn)移,即使達到分層,也難于實現(xiàn)分離。
對于重選而言,介質(zhì)的作用是很重要的。重選所用的介質(zhì)包括空氣、水、重液和重懸浮液。其中用的多的是水,在缺水的干旱地區(qū)或處理某些特殊的礦石時可用空氣,此時稱為風力選礦。重液是密度大于水的液體或高密度鹽類的水溶液,礦物在其中可以嚴格地按照密度分開,但是由于這類液體價格昂貴,故只限于在實驗室使用。重懸浮液是由密度較高的固體微粒與水組成的混合物,其表現(xiàn)密度高于輕產(chǎn)物的密度,而低于終產(chǎn)物的密度,故可起到同重液一樣的作用。采用重懸浮液做介質(zhì)的選礦方法稱做重介質(zhì)選礦。隨著分選介質(zhì)密度的增高,性質(zhì)不同的礦粒在運動狀況上的差別也增大,在一定范圍內(nèi)分選效果亦愈好。
重選過程中,介質(zhì)的作用雖然很重要,但介質(zhì)的作用是外界因素,使礦物分離的根本原因還是他們自身性質(zhì)的差別,也就是顆粒的密度、粒度和形狀的差別。密度和粒度共同決定著顆粒的重力,是推動顆粒在介質(zhì)中運動的基本作用力。在選礦過程中,使礦石基本按密度差分離的作業(yè),是礦石分選作業(yè)。但是,當?shù)V物間密度差別不大時,也可按不同粒度顆粒在介質(zhì)匯總沉降速度不同,達到按粒度分離,這種作業(yè)稱為分級作業(yè)。此時,礦粒的形狀也影響其在介質(zhì)中運動速度,因而也就是分離過程的一項重要因素。
重選過程中多久介質(zhì)在分選過程中所處的運動狀態(tài),包括有勻速的上升流動、垂直交變的流動、沿斜面的穩(wěn)定流動和非穩(wěn)定流動、回轉(zhuǎn)運動等。根據(jù)介質(zhì)的運動形式及分選原理的不同,重選可分為分級、重介質(zhì)選礦、跳汰選礦、搖床選礦、溜槽選礦、洗礦等幾種工藝方法。其中,分級作業(yè)和洗礦作業(yè)屬按粒度分離的作業(yè),但洗礦作業(yè)處理的對象為含泥含水高易膠結(jié)的礦石,兼有碎散的作用。其他各工藝方法則屬于分選性質(zhì)的作業(yè)。
所以重力選礦法是處理鎢、錫、金礦石,特別是處理砂金,砂錫礦傳統(tǒng)的方法。在處理含稀有金屬(鈮、鉭、鈦、鋯等)的砂礦中應用也很普遍。重選也被用來分選弱磁性鐵礦石、錳礦石、鉻礦石。重力選礦在當代選礦方法中占有重要地位。
金屬礦物料加工
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