重力选矿

选矿方法

重力选矿(简称重选)是利用被分选矿物颗粒间相对密度、粒度、形状的差异及其在介质（水、空气或其他相对密度较大的液体）中运动速率和方向的不同，使之彼此分离的选矿方法。它广泛应用于处理煤、有色金属、稀有金属、贵金属矿石，也用于对石棉、金刚石等非金属矿石的加工。重力选矿通常有跳汰选矿、溜槽选矿、摇床选矿（淘汰盘）和重介质选矿等；按使用的介质，又分湿式重选与风力（干式）重选。为了增强细粒物料的分选效果，在重选中还采用离心力场的螺旋溜槽、离心机、旋流器等重选设备。

简介

重力选矿法是一种历史悠久的选矿方法。远在古代，我国劳动人民就应用重力选矿淘洗沙金、钨砂和锡砂等。解放前我国的重力选矿技术发展缓慢。机械化的重选厂屈指可数，生产中大都是手工操作，生产率低，劳动强度大，更谈不上矿产资源的综合利用。解放后重力选矿技术有了很大的发展，从根本上改变了重力选矿的落后面貌。现在，各大、中、小型机械化有色金属重选厂遍布全国，主要以云南、湖南、江西、广东、广西等省（区）的钨锡重选厂的规模最大，很多都接近或达到国际先进水平。我国某地残积砂锡矿重选厂的规模最大，生产能力为7000/日；某锡石多金属硫化矿选厂回收率已达到澳大利亚亚雷尼森选厂的先进水平。我国不仅能够制造各种大型重选机械，如碎矿机、磨矿机等，还先后研制了高效率的分级选别设备；创制了离心选矿机、多层矿泥摇床、弹簧摇床、振摆皮带溜槽，引进了圆锥选矿机和横流皮带溜槽等性能优异的重选新设备；工艺流程日趋完善，矿石综合利用迅速发展，生产管理水平不断提高，重选的处理能力和产品质量、数量都得到了显著的提高。

重力选矿和其它选矿方法一样，在矿物选别中起着重要作用。其任务是将矿石中的有用矿物和脉石分开，以得到符合冶炼要求或便于下一步加工的产品。重力选矿具有成本低、见效快、污染少等优点，广泛应用于钨、锡、锆、钛、铁、和金等矿石的选别，也应用于铅、锌矿石的粗选。可见，重力选矿在开发利用矿产资源，降低能耗消耗，提高冶炼的经济效益方面具有重要的地位。

学习重力选矿法，首先要明确矿粒的密度是指单位体积矿粒的质量，在物理单位制中，密度的单位是克/厘米3；矿粒的比重是指矿粒与其同体积水的重量之比，比重是没有单位的物理量。由于水的密度在数值上是1克/厘米3而水的比重是1,所以矿粒的比重和物理单位制的密度在数值上是相同的，并且二者常常混称。矿粒的比重越大，其密度越大，但它们的物理概念并不相同。目前重力选矿现场习惯使用“比重这一术语，更确切的提法应该是“密度”为宜。

重力选矿法是根据各种矿物的比重和粒度的差异进行分选的，但在一定程度上与矿物的颗粒形状有关。

重力选矿过程是在一定介质中进行的。作为介质的有水、空气、重液和重悬浮液。以空气为介质进行选别的方法叫做风力选矿；以重液和重悬浮液为介质选别的，叫做重介质选矿。大多数情况下，是以水为介质进行选矿。在选别过程中，介质的动力作用有极为重要的意义。

重力选矿的方法

水力分级、重介质选矿、跳汰选矿、摇床选矿、溜槽选矿、洗矿，洗矿和分级是按密度分离作业，其他则按密度分选的作业.

重介质选矿

重介质选矿是指在密度大于1000㎏/m3的介质中进行的选矿过程。介质的密度一般选择在矿物中轻矿物和重矿物的密度之间，当严格控制介质的密度时（波动范围≤20千克/米3），可使密度差只有50~100千克米3的两种矿物有效分离。

重质选矿在工业上应用已有70多年的历史，主要用在矿石预选上，即在粗粒条件下选出脉石或围岩，减少细磨深选矿石量，并提高入选矿石品位。目前它已在处理铁、锰、铅、锌、锡、锑、煤矸石、金刚石及其它金属和非金属矿石方面广为应用。入选石粒度上限为50~150mm，下限为2~3mm。

重介选矿工艺包括矿石准备、介质制备、矿石分选、介质脱出、介质再生等项作业。缺点是其中的介质制备、介质脱出及介质再生需要一套完整的设施，相对比较复杂。重介质选矿的优点是（按一定的要求配制介质密度），分离密度可精确控制，能使密度差很小的矿物有效分离。单位面积的处理量大，选矿成本低。一般的中小型选厂较少使用。

跳汰选矿

跳汰选矿是重力选矿的主要方法之一，属于深槽分选作业。跳汰选矿，除了很微细的物料以外，几乎可以处理各种粒度的矿物原料，工艺操作简单，设备处理能力大，并可在一次选别中得到某种最终产品，因此生产中应用很广泛。用跳汰处理原煤约占总选煤量40%。对于金属矿石，则是处理粗、中粒铁矿石、锰矿石及铬矿石的主要方法。并大量用于选别不均匀嵌布的钨、锡矿石的较粗粒部份。用跳汰机处理含金砂矿、含铌、钽、钛、锆的原生矿石和砂矿均有广泛用场，同时也是选别金刚石的主要方法。矿石中待分离的矿物密度差越大，入选粒度范围可以越宽。例如对于砂金矿在给料粒度小于25mm时，可以不分级入选，回收粒度下限可以0.04mm。但对于一般金属矿石实行分级入选则可有效地改善分选指标并提高设备处理能力。

在比重差≥1.25且矿石单体解离的前提下，跳汰机可选粒度选煤为150~2mm之间，选别其它矿物的粒度范围为50~0.1mm之间，选别砂金下限粒度可达0.04mm。

摇床选矿

摇床属于流膜选矿类设备，由平面溜槽发展而来，以后以其不对称往复运动为特征而自成体系。

摇床是分选细粒矿石的常用设备，处理金属矿石时有效选别粒度范围是3~0.019mm，选煤时上限粒度可达10mm。摇床的突出优点是分选精确性高，经一次选别可以得到高品位精矿或废弃尾矿，且可同时接出多个产品。平面摇床看管容易，调节方便。主要缺点是设备占地面积大，单位厂房面积处理能力低。标准摇床（4500×1830）处理量为0.12~2.2t/h。粒度越细，处理量越小。

溜槽选矿

溜槽选矿属于斜面流分选过程。矿浆给到一定倾斜的斜槽或斜面上，在水流推动下，矿粒群松散分层，上层细矿物迅速排出槽外，下层重矿的则滞留在槽内或以低速自下部排出。分别接取后，即得精矿和尾矿。

溜槽是最早出现的选矿设备。其优点是设备结构简单，投资和生产费用低廉，粗、中粒溜槽还有较高的处理能力，缺点是分选精确性较低，回收率也较低，出现了跳汰机和摇床后，使用溜槽的大为减少。目前用得较多的是矿泥溜槽，用于处理钨、锡、金、铂等稀有金属矿石的微细粒级（-0.074mm）低品位砂矿.五、螺旋选矿

螺旋选矿是在弯曲成螺旋状的长槽内进行的选矿过程，仍属斜面流选矿范畴，但在这里利用了矿浆在回转运动中产生的惯性离心力，促使细重矿物在槽面上分带，并分别连续排出。

（一）螺旋选矿机

螺旋选矿机结构简单，无运动部件。占地面积较小，单位处理量较大，操作维护较为简便。该机适于处理含泥少的砂矿，给料粒度在2~0.1mm，以0.5~0.1mm为最佳。在处理含泥高的脉矿磨矿产品时应进行脱泥或分级,否则将降低精矿质量和回收率。缺点是选矿比较低，选出的精矿一般需再加工再选。

（二）螺旋溜槽

矿浆在螺旋溜槽上的流动情况与分选原理与螺旋选矿机基本相同。只是在螺旋溜槽槽面上有更大的平缓宽度，矿浆呈层流流动的区域较大，故适于处理微细粒级矿石。螺旋溜槽同样具有结构简单，处理量大，操作方便，生产费用低等优点，适合处理0.6~0.03mm脉矿或砂矿，但含泥高时对分选不利。选矿富集比也较低。

离心选矿

离心选矿主要借助于离心力，加快了微细粒级的沉降和分层速度，适于处理-0.1mm的微细粒级矿物，因生产成本相对于一般的重力选择矿方法比较高，且对37~19微米粒级回收效果很好。目前主要用于处理如钨等价值比较高的微细级物料。

与

摇床相比，在处理0.037~0.019mm的物料中，离心选矿机具有占地面积少，处理量大，节约电耗等优点，但其选矿富集比均较低，其所产精矿需用皮带溜槽进行精选才能达到最终精矿。离心选矿机主要用于替代铺布溜槽工艺。

风力选矿

风力选矿是在空气介质中按矿物密度差分选矿物原料的过程，颗粒的粒度和形状对分选也有影响。与在水介质中的重选比较，风力选矿的优点是：

（1）作业不消耗水，产品不需要脱水，冬季运输也不会发生冻结现象。

（2）设备结构简单，基建费和经营费均较低。但风力选矿也存在着重大的缺点

（1）跳汰选煤：适合处理中等可选易选得原煤，有效分选粒度0.5-100mm，工艺简单分选精度高。

（2）重介选煤：分为块煤重介，用得设备是斜轮重介分选机，末粉重介用得设备是重介旋流器，适合处理难选极难选得原煤，分选精度高。

（3）浮选：适合处理0.5mm以下的焦煤。

（4）槽选：适合处理，原煤中片状较多物料处理能力小，设备简单。

（5）摇床选矿：FeS2矿，脱硫效果好粒度在10mm以下

（6）干法选矿：适合于分选精度低，用户对产品要求低，省水，效率、精度低

重力选矿的共同特点

（1）矿粒间必须存在密度的差异

（2）分选过程在运动介质中进行

（3）在重力、流体动力及其他机械力的综合作用下，矿粒松散并按密度分层

（4）分层好的物料，在运动介质的作用下实现分离，并获得不同的最终产品

重选工艺原理

（1）颗粒及颗粒群的沉降原理（重介）（2）颗粒群按密度分层的原理（跳汰）（3）颗粒群在回转流中分层的原理（旋流器）（4）颗粒群在斜面流中的分选原理（溜槽）5斯托克斯公式

干扰沉降的附加因素

（1）流体介质的粘滞性增加，引起介质阻力变大

（2）颗粒沉降时与介质的相对速度增大，导致沉降阻力增大

（3）在某一特定情况下，颗粒沉降受到的浮力作用变大

（4）机械阻力的产生

颗粒自由沉降速度差学说

在垂直流中，床层的分层按轻、重矿物颗粒的自由沉降速度差进行。同时，颗粒粒度对沉降速度有同样重要的影响。切乔特对以上关系予以延伸，给出不同密度颗粒在同一介质中沉降时，沉降速度随粒度变化的关系，该关系表明要使两种密度不同的混合粒群在沉降（或与介质相对运动）中达到按密度分层，必须使给料中最大颗粒与最小颗粒的粒度比小于等沉颗粒的等沉比。

按重介原理学说

将混杂的床层视作由局部重矿物悬浮体和局部轻矿物悬浮体构成，在密度方面具有与均质介质相同的性质。在重力作用下，悬浮体存在着静力不平衡，就像油与水混合在一起，最终导致按密度分层，即在上升水流作用下，密度高的悬浮液集中在下层，而密度低的集中在上层。当实现正分层时以某种方式改变λ1与λ2的相对值反应发生反分层，此时，两种类群应处于混杂状态。

弱紊流分层结构以及作用

分层结构由上至下为：

稀释层：决定分选粒度下限，约为30-40微米悬移层：对提高重矿物的回收率和品位有重要意义

流变层：决定了在重力场中回收粒度下限很难抵御10-20微米沉积层：在成矿浆流膜分选经常是间断作业层

流分层结构：稀释层、流变层、沉积层。

水利分级在选矿中应用

（1）与磨矿作业构成闭路作业，即使分出合格粒度产物，以减少过磨。

（2）在某些重选作业之前，作为准备作业，对原料进行分级，分级后的产物，分别给如不同设备或在不同操作条件下进行分选

（3）对原矿或选后产物进行脱泥或脱水

（4）在实验室内，测定微细物料的粒度组成

影响螺旋分级机的因素

一是分级机的工作质量，二是分级机的生产能力，包括按溢流中固体含量计算的生产量以及按沉砂中固体含量计算的生产量。