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重选原理与五种常见重选设备详解

发表于:2020-11-23 12:25作者:lynn文章来源:鑫海矿装 浏览次数:
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重选法是选矿方法中历史比较悠久的一种选矿方法,可处理的矿物范围广,有时要求矿物粒度在50μm以下,虽然现在浮选法得到较快发展,重选法的重要性有所下降。但是对于某些矿物而言,例如铁矿、钨矿、锡矿等,重选仍然是主要的选别方法。这里对重选原理和五种常见的重选设备做详细介绍。

重选原理

重选法借助矿物因重力和一种或多种其它力作用而产生的相对运动来分选不同比重的矿物,其它类型的力往往是指水或空气等粘滞流体对运动的阻力。

为了进行有效的分选,矿物和脉石之间必定存在较大的密度差。根据下列重选判据可以得出某种可能分选类型的概念:

重选原理公式

式中,Dh是重矿物的比重,Dl是轻矿物的比重,而Df是流体介质的比重。

总之,当上式之商大于2.5,无论是正值还是负值,重选都相当容易,而随着商值减小,分选效率下降。

颗粒在流体中的运动,不仅取决于颗粒的比重,而且受颗粒的粒度的制约,对大颗粒影响大于对小颗粒的影响。因此,重选过程的效率随粒度而提高,且颗粒应该足够大以致此颗粒可按牛顿定律运动。粒度较小的颗粒,其运动主要受摩擦力的支配,用工业规模处理量较高的重选法进行分选,效率就会相当低。在实践中,对重选过程的给矿必须进行严格的粒度控制,以减小粒度的影响,使颗粒的相对运动仅受比重的影响。

重选设备

1.选前设备

为了使重选设备能够进行高效分选,选前设备的选择也非常重要,磨矿的目的是使矿物单体解离,粗磨应采用开路棒磨流程,细磨采用闭路球磨机流程。球磨机要与筛子组成闭路流程,这里应避免使用旋流器,因为要减小重质脆性有价矿物的选择性过磨。矿泥会增加矿浆年度,减小分选精度,对于粒度小于10μm的细粒要用水力旋流器进行脱泥。为了达到重选厂的水平衡,将矿浆浓度控制在一个较佳的范围内,可采用水力旋流器或浓密机,这样还可以使重选厂的回水循环利用。若矿石中含有一定量的硫化矿物,而且粗粒度小于300μm,则应在重选前通过泡沫浮选脱去硫化矿,否则会降低重选设备的分选性能。

2.跳汰机

跳汰机
重选设备跳汰机

跳汰是古老的重选方法之一,但其基本原理仅在今天才逐渐被阐述清楚。跳汰机通常用于处理相对较粗的物料,而且如果给矿分级较窄(如3-10mm),则给矿中比重差相对较小的矿物并不难获得良好的选分效果(如比重为3.2的萤石与比重为2.7的石英分选)。当比重差大时,粒级较宽的物料也能获得良好的分选效果。许多由大型跳汰机组成的流程仍应用于煤、锡石、钨、黄金、重晶石及铁矿工业。处理经分级的给矿时跳汰机的单位处理量相当高,给矿粒度大于150μm,则可获得较好的矿物回收率,而粒度小于75μm,往往也可获得适宜的回收率。细砂和矿泥含量过高则会影响跳汰机性能,因此,必须控制细粒含量以保证更好的床层条件。

在跳汰机中,不同比重的矿物在脉动水流的分层作用下形成床层,并在此床层中进行分选。跳汰的目的是使预处理的物料床层松散,并控制其松散度,使较重、较细的颗粒钻过床层的空隙,而比重较大的粗颗粒则在近似干涉沉降的条件下沉降(Lyman,1992)。

在脉动过程中,床层整体被冲起,而当速度下降时,床层趋于松散,底部颗粒先下降直至整个床层完全松散。在吸入过程中,床层又缓慢地紧缩。在每一个冲程内均如此反复作用,冲次通常介于55~330c·min-1。在粗颗粒静止之后,细颗粒则趋于钻过空隙。可使用固定筛和脉动水流也使用运动筛,获得此种运动,如简单的手动跳汰机(图10.1)。

3.螺旋溜槽

螺旋溜槽
重选设备螺旋溜槽

螺旋选矿机多年来已在选矿中获得多种不同用途,但其最广泛的用途也许是处理海滨砂矿,例如含钛铁矿、金红石、锆英石以及独居石等砂矿,近年来用于回收细煤。

这种选矿机由螺旋溜槽组成,其剖面呈修正半圆形。给矿矿浆浓度在15%~45%之间,粒度介于3~75μm,由螺旋顶部给入,并随着矿浆盘旋而下,离心力、物料的不同沉降速度以及缝隙间细流通过流动矿床等的综合效应使得物料分层。

大比重颗粒的排出孔安设在剖面的最低点上。在矿流内缘添加洗涤水,横越精矿带而向外流动。分离器可控制由排出孔排出的精矿带宽度。不同点截取的精矿品位由上而下依次下降。尾矿在螺旋溜槽较低的一侧排出。

直到最近,以原始汉弗莱设计为基础,螺旋溜槽都较小,此种设计目前已停止使用。但是,近些年来,螺旋溜槽技术已取得显著进展,而且许多各种不同的设备目前仍是有效的。主要的进展是研发了一种精矿可由溜槽底部排出的螺旋溜槽,使用该螺旋溜槽无需添加冲洗水。

螺旋溜槽的倾斜角度各不相同,倾角将影响按比重分选,但对精矿品位和回收率的影响较小。例如使用小倾角来分选煤和页岩,而较大的倾角用于分选较重的硅质矿物。陡的倾角用于从重质脉石矿物中分选重质矿物,利于分选锆石(比重4.7)和蓝晶石及交沸石(比重3.6)。低倾角螺旋选矿机的处理量介于1~3 t·h-1,倾角较陡的装置的处理量约高出一倍。用于粗选的螺旋溜槽长度通常是5圈或5圈以上,某些精选螺旋溜槽为3圈。因为螺旋选矿机的分选作业包括许多装置,所以其分选效率与所用的矿浆分配系统密切相关。

4.摇床

摇床
选矿摇床

摇床由一个微倾斜的床面A构成,按重量计约含25%固体的给矿由给矿箱给入床面,并沿C段分配;冲洗水由给水槽D沿给矿一侧的其余部分分配。摇床由传动机构B带动而作纵向振动,其前进冲程慢而回程快,这样就使矿物颗粒沿平行振动方向的床面“爬动”。因此,矿物在床面上受两个力作用,一是由摇床运动引起的力,二是与该力成直角且由流动膜引起的力。结果是颗粒由给矿端斜向流过床面,而且因流膜效应受颗粒粒度和比重的影响,颗粒在床面上呈扇形展开,较小的重颗粒运动速度最快,进入远端的精矿槽,而较大轻颗粒被水冲入沿摇床长度安设的尾矿槽。图10.26显示了摇床产品的理想分布。在精矿端往往安设可调分流器,将此处的产品分成两部分,即高品位精矿和中矿。

摇床的床面通常是木制的,并衬以磨擦系数较高的物料,如漆布、橡胶和塑料。床面也有用玻璃钢制成的,这种床面虽然较为昂贵,但比较耐磨。这种床面上的来复条是模铸而成的。颗粒粒度在摇床选别中起着非常重要的作用;当摇床给矿的粒度范围扩大时,分选效率下降。如果摇床给矿是由宽粒级物料组成,其中某些粒级的物料不能进行有效的分选。由图10.26可知,在理想分选中,产出的中矿并非“真正的中矿”,即矿物和脉石的连生体,而是相对较粗的重颗粒和较细的轻颗粒。

因为摇床可有效地分离粗且轻的颗粒和细而重的颗粒,所以通常用于将给矿进行分级,因为以等降比为基础,分级机可将此类颗粒分入同一产品。床面自给矿端向尾矿排出端倾斜,用手轮来选定正确的倾斜角度。在大多数情况下,床面上的分选界线清晰可见,因此倾角易于调节。

矿石摇床主要用于选别锡、铁、钨、钽、云母、钡、钛和锆矿,其次用于选别金、银、钍、铀及其它矿物。目前,摇床主要用于回收电选脉石以回收贵金属矿物。

5.金矿选矿机

离心选矿机
离心选矿机

尽管世界上大多数金矿均采用氰化浸出回收金,而部分的粗粒金(+75μm)采用重选法回收。Laplante等(1995)进行实验考察了磨矿流程的主要循环负载中重力作用下可回收金(GRG)的特性。

必须在磨矿流程中富集粗粒金以防止其被磨成薄片(参见第7章)。尼尔森(Knelson)重选机、法尔肯(Falcon)离心分选机和IPJ等新型重选设备的应用使其成为可能。一般情况下硫化矿是重选金的载体,闪速浮选和近代重选技术可极为有效的回收金(Laplante and Dunne, 2002)。

育空沉积矿使用锡矿槽处理大量的低品位砾石。Kelly等(1995)认为在适宜的操作条件下,洗矿槽可能是相对有效的重选设备。

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