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根據礦石中不同礦物的物理、化學性質,把礦石破碎磨細以後,採用重選法、浮選法、磁選法、電選法等,將有用礦物與脈石礦物分開,並使各種共生的有用礦物儘可能相互分離,除去或降低有害雜質,以獲得冶鍊或其他工業所需原料的過程。 選礦使有用組分富集,減少冶鍊或其他加工過程中的燃料、運輸等的消耗,使低品位的貧礦石能得到經濟利用。選礦試驗所得數據,是礦床評價及建廠設計的主要依據。 從脈石中有時從其他礦物中分選出金屬礦物或有價值的別種礦物的機械加工方法。

1定義介紹

選礦是整個礦產品生產中最重要的環節,是礦企里的關鍵部門。一般大型礦企都是綜合採、選、冶的資源性企業。用物理或化學方法將礦物原料中的有用礦物和無用礦物(通常稱脈石)或有害礦物分開,或將多種有用礦物分離開的工藝過程就稱為選礦,又稱「礦物加工」。產品中,有用成分富集的稱精礦;無用成分富集的稱尾礦;有用成分的含量介於精礦和尾礦之間,需進一步處理的稱中礦。金屬礦物精礦主要作為冶鍊業提取金屬的原料;非金屬礦物精礦作為其他工業的原材料;煤的精選產品為精煤。選礦可顯著提高礦物原料的質量,減少運輸費用,減輕進一步處理的困難,降低處理成本,並可實現礦物原料的綜合利用。由於世界礦物資源日益貧乏,越來越多地利用貧礦和複雜礦,因此需要選礦處理的礦石量越來越大。目前,除少數富礦石外,金屬和非金屬(包括<A a 煤)礦石几乎都需選礦。

2發展歷程

早期的選礦,是利用礦物間的物理性質或表面物理化學性質的差異,但不改變礦物化學組成的物理選別過程,主要用於處理金屬礦石,稱「礦石選別」。以後擴展到非金屬礦物原料的選別,稱「礦物選別」。後來把利用化學方法回收礦物原料中有用成分的過程,也納入選礦,稱為化學選礦。
選礦經歷了從處理粗粒物料到細粒物料、從處理簡單礦石到複雜礦石、從單純使用物理方法向使用物理化學方法和化學方法的發展過程。早期,人們用手工揀選;後來,用簡單的淘洗工具從河溪砂石中選收金屬礦物。中國湖北<A a 銅綠山礦冶遺址中的「船形木斗」就是二千多年前淘洗銅礦石的工具。唐樊綽著《蠻書》中有「麩金出麗水,盛沙淘汰取之」的記載,描述當時淘金選礦的情況。明<A a 《天工開物》中有礦石采出后「先經揀凈淘洗」,然後「入爐煎煉」,以及錫和其他礦石的選礦記載。歐美於1848年出現了機械重選設備──活塞跳汰機,1880年發明靜電分選機,1890年發明磁選機,促進了鋼鐵工業的發展。1893年發明搖床。在浮選廣泛應用以前,<A a 重選一直是主要的選礦方法。1906年泡沫浮選法取得專利。<A a浮選能處理細粒複雜礦石,顯著地促進了選礦技術的發展。20世紀40年代后,化學選應用於處理氧化銅礦、鈾礦,以後又用來處理複雜、難選、細粒浸染的礦物原料。60年代以來,細粒重選、微細粒浮選、濕式強磁選和選冶聯合流程都得到很大發展。

3理論方面

1867年雷廷格爾(P.R.von Rit-tinger)著《選礦學》,初步形成選礦體系。1903年(R.H.Richards)著《選礦》,構成獨立的選礦工程學。1933年列賓捷爾(..eep)著《浮選過程的物理化學》,1939年<A a 高登(A.M.Gaudin)著《選礦原理》,1940年利亞先科(。.)著《重力選礦》,1944年<A a 塔格特(A.F.Taggart)著《選礦手冊》,1950年米切爾(D.R.Mitschell)著《選煤學》,使選礦形成獨立的學科。50年代以來又有很大發展。選礦涉及的學科主要有:礦物結晶學、流體動力學、電磁學、物理化學、表面化學、應用數學以及過程的數學模擬和自動控制等。
中國於20世紀20年代出現機械選礦廠,如湖南水口山選礦廠等。1949年以後,在選礦指標、處理量和選礦科學技術等方面都有很大發展。鎢、錫等選礦技術在某些方面有較高的水平,創製出獨特的離心選礦機、振擺溜槽、環射式浮選機等新設備,並最先採用一段離析-浮選法來回收氧化銅。
選礦過程主要由解離和選別兩個基本部分構成,包括:
選前礦物原料準備作業有粉碎(包括和<A a 磨碎)、<A a 篩分和<A a 分級,有時還包括<A a洗礦。

4選礦意義

選礦的意義可從以下三個方面分析:①從技術方面講,科技和工業的發展對礦物原料質量的要求越來越高,直接開採曲礦石往往達不到標準,而將原礦進行選礦加工則可以滿足要求。比加,鐵礦石中硫和磷含量高時煉出的生鐵發脆,此時降低硫磷含量的選礦工序就是必需的;製作磁性材料的鐵精粉,有時要求其含硅量低於o.4%,這樣的超級桔礦非經選礦不可。這樣的例子不勝枚舉。現在選礦越來越普遍地
  成為礦產加工的必要環節;⑦從經濟方面講,選礦可以結礦山、選廠和冶鍊廠帶來經濟效益。例如,某小型鐵選廠處理台鐵32%的礦石生產合鐵65%的鐵精礦,每年生產3.5萬t鐵桔礦就可獲利近百萬元;某有色金屬冶鍊f—將銅稿礦品位提高1%,每年可多生產粗銅3135t,利潤相當可觀;某煉鐵廠將鐵礦粉品位提高1%,則高爐生鐵產量可提高2.5%、焦比下降1.5%、石灰石節省4%一5%,經濟效益顯著;③
  應用選礦技術還能變廢為寶,綜合回收各種有價成分。如火力發電廠的廢物粉煤灰,堆放佔地又造成環境污染,是發電廠的一大優患,而把粉煤灰進行選礦處理可生產出鐵礦攢『玻璃微珠和水泥配料等多種有用產品。現在選礦技術在冶金、煤炭、化工、建材和環保等部門都得到應用,對國民經濟的發展意義重大。

5核心重點

廠房建設
選礦廠的建設
由於選礦廠的投資方是企業,可能是礦主,也可能是鎂製品生產企業, 如果完全靠經濟利益趨動,容易造成集中度不夠,規模偏小,環保投資不足等問題。要解決上述問題, 政府應該在相應政策扶持、資本運作等方面給以引導和支持。
破碎
將礦山采出的粒度為500~1500mm的礦塊碎裂至粒度為 5~25mm的過程。方式有壓碎、擊碎、劈碎等,一般按粗碎、中碎、細碎三段進行。
篩分分級
按篩面篩孔的大小將物料分為不同的粒度級別稱篩分,常用於處理粒度較粗的物料。按顆粒在介質(通常為水)中沉降速度的不同,將物料分為不同的等降級別,稱分級,用於粒度較小的物料。篩分和分級是在粉碎過程中分出合適粒度的物料,或把物料分成不同粒度級別分別入選。
選別作業
礦物原料經粉碎作業後進入選別作業,使有用礦物和脈石分離,或使各種有用礦物彼此分離。這是選礦的主體部分。選別作業有重選、浮選、、<A a 電選、<A a 揀選和化學選等。
浮選
利用各種礦物原料顆粒表面對水的潤濕性(疏水性或親水性)的差異進行選別。通常指泡沫浮選。天然疏水性礦物較少,常向礦漿中添加捕收劑,以增強欲浮出礦物的疏水性;加入各種調整劑,以提高選擇性;加入起泡劑並充氣,產生氣泡,使疏水性礦物顆粒附於氣泡,上浮分離。浮選通常能處理小於0.2~0.3mm的物料,原則上能選別各種礦物原料,是一種用途最廣泛的方法。浮選也可用於選別冶鍊中間產品、溶液中的離子(見)和處理廢水等。近年來,浮選除採用大型浮選機外,還出現回收微細物料(小於5~10m)的一些新方法。例如選擇性絮凝-浮選,用絮凝劑有選擇地使某種微細粒物料形成尺寸較大的絮團,然後用浮選(或脫泥)方法分離;剪切絮凝-浮選,加捕收劑等后高強度攪拌,使微細粒礦物形成絮團再浮選,及載體浮選、油團聚浮選等。
磁選
利用礦物顆粒磁性的不同,在不均勻磁場中進行選別。強磁性礦物(磁鐵礦和磁黃鐵礦等)用弱磁場磁選機選別;弱磁性礦物(赤鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦、黑鎢礦等)用強磁場磁選機選別。弱磁場磁選機主要為開路磁系,多由永久磁鐵構成,強磁場磁選機為閉路磁系,多用電磁磁系。弱磁性鐵礦物也可通過磁化焙燒變成強磁性礦物,再用弱磁場磁選機選別。磁選機的構造有筒式、帶式、轉環式、盤式、感應輥式等。磁滑輪用於預選塊狀強磁性礦石。磁選的主要發展趨向是解決細粒弱磁性礦物的回收問題。60年代發明的帶齒板聚磁介質的瓊斯濕式強磁場磁選機,促進了弱磁性礦物的選收。70年代發明以鋼毛或鋼網為聚磁介質的具有高磁場梯度和強度的高梯度磁選機以及用低溫超導體代替常溫導體的超導磁選機,為回收細粒弱磁性礦物提供了良好的前景。
揀選
包括手選和機械揀選。主要用於預選丟除廢石。手選是根據礦物的外部特徵,用人工挑選。這種古老的選礦方法,某些礦山迄今仍在應用。機械揀選有:①光揀選,利用礦物光學特性的差異選別;②X射線揀選,利用在X射線照射下發出熒光的特性選別;③放射線揀選,利用鈾、釷等礦物的天然放射性選別。70年代開始出現了利用礦物導電性或磁性的電性揀選和磁性揀選。

化學選

利用礦物化學性質的不同,採用化學方法或化學與物理相結合的方法分離和回收有用成分,得到化學精礦。這種方法比通常的物理選礦法適應性強,分離效果好,但成本較高,常用於處理用物理選礦方法難於處理或無法處理的礦物原料、中間產品或尾礦。隨著成分複雜的、難選的和細粒的礦物原料日益增多,物理和化學選礦聯合流程的應用越來越受到重視。化學選成功應用的實例有氰化法提金、酸浸-沉澱-浮選、離析-浮選處理氧化銅礦等。、<A a 離子交換和<A a細菌浸取等技術的應用,進一步促進了化學選的發展。它的發展趨向是:研製更有效的浸取劑和萃取劑,發展生物化學方法,降低能耗和成本,防止環境污染。
此外,還有礦物原料在斜面運動或碰撞時利用其摩擦係數、碰撞恢復係數的差異進行選別的<A a 摩擦與彈跳選等。

6後期處理

選后產品處理
選后產品處理作業包括精礦、中間產品、尾礦的脫水,尾礦堆置和廢水處理。選礦主要在水中進行,選后產品需要。方法有重力泄水、濃縮、過濾和乾燥。塊狀和粗粒物料可用脫水篩、螺旋分級機和脫水倉等進行重力泄水。細粒物料用濃縮機或水力旋流器和磁力脫水槽等濃縮,再經真空過濾機過濾。70年代研製出連續自動壓濾機,可以進一步降低水分。也可加入絮凝劑和助濾劑,以加速細粒物料的濃縮和過濾效率。必要時濾餅還要經過乾燥機乾燥。近年出現的流態化乾燥法和噴霧乾燥法可以提高幹燥效率。尾礦通常送尾礦庫堆存,有時先經濃縮后再進行堆存。尾礦水可回收再用。不合排放標準的廢水須經凈化處理(見<A a 尾礦及廢水處理)。舊尾礦場地要進行植被、復田。

7自動控制

選礦過程的自動控制
選礦過程的自動控制使用在線檢測儀錶(如γ射線濃度計、超聲波粒度測定儀、X熒光分析儀等)、自動調節設備和計算機,對選礦過程中的單個參數、單一機組進行檢測和自動調節,以至對車間或全廠進行集中控制,以提高選礦指標和勞動生產率、改善勞動條件和實行科學管理。70年代以來,使用計算機控制的選礦廠不斷增加,穩定化控制日漸成熟,並在此基礎上向最佳化控制發展。對磨礦、浮選過程的數學模擬,為實現計算機最佳化控制創造了條件。
目前只建立了若干過程的半經驗、半理論的機理模型,尚未能實現全部最佳化控制。

8工藝過程

 礦石的選礦處理過程是在選礦廠中完成的。一般都包括以下三個最基本的工藝過程。
(1)分選前的準備作業。包括原礦(原煤)的破碎、篩分、磨礦、分級等工序。本過程的目的是使有用礦物與脈石礦物單體分離,使各種有用礦物相互間單體解離,此外,這一過程還為下一步的選礦分離創造適宜的條件。有的選礦廠根據礦石性質和分選的需要,在分選作業前設有洗礦和預選拋廢石作業。
(2)分選作業。藉助於重選、磁選、電選、浮選和其他選礦方法將有用礦物同脈石分離,並使有用礦物相互分離獲得最終選礦產品(精礦、尾礦,有時還產出中礦)。分選作業中,開頭的選別稱為粗選(rougher);將粗選得到的富集產物作進一步選別以獲得高質量的最終產品精礦的選別作業稱為精選(cleaner);將粗選后的貧產物作進一步選別,分出中礦返回粗選或單獨處理,以獲得較高回收率的選別作業稱為掃選(scavenger),掃選后的貧產物即為尾礦。
(3)選后產品的處理作業。包括各種精礦、尾礦產品的脫水,細粒物料的沉澱濃縮、過濾、乾燥和洗水澄清循環復用等。

9危害

選礦過程中,易產生有害氣體,水體污染,固體廢料等環境污染問題。
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