重力選礦

重力選礦(簡稱重選)是利用被分選礦物顆粒間相對密度、粒度、形狀的差異及其在介質（水、空氣或其他相對密度較大的液體）中運動速率和方向的不同，使之彼此分離的選礦方法。它廣泛套用於處理煤、有色金屬、稀有金屬、貴金屬礦石，也用於對石棉、金剛石等非金屬礦石的加工。重力選礦通常有跳汰選礦、溜槽選礦、搖床選礦（淘汰盤）和重介質選礦等；按使用的介質，又分濕式重選與風力（乾式）重選。為了增強細粒物料的分選效果，在重選中還採用離心力場的螺旋溜槽、離心機、旋流器等重選設備。

基本介紹

• 中文名：重力選礦
• 外文名：gravity concentration,gravity separation
• 簡稱：重選
• 類型：選礦方法
• 學科：礦石選冶試驗
• 領域：能源
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簡介

重力選礦法是一種歷史悠久的選礦方法。遠在古代，我國勞動人民就套用重力選礦淘洗沙金、鎢砂和錫砂等。解放前我國的重力選礦技術發展緩慢。機械化的重選廠屈指可數，生產中大都是手工操作，生產率低，勞動強度大，更談不上礦產資源的綜合利用。解放後重力選礦技術有了很大的發展，從根本上改變了重力選礦的落後面貌。現在，各大、中、小型機械化有色金屬重選廠遍布全國，主要以雲南、湖南、江西、廣東、廣西等省（區）的鎢錫重選廠的規模最大，很多都接近或達到國際先進水平。我國某地殘積砂錫礦重選廠的規模最大，生產能力為7000/日；某錫石多金屬硫化礦選廠回收率已達到澳大利亞亞雷尼森選廠的先進水平。我國不僅能夠製造各種大型重選機械，如碎礦機、磨礦機等，還先後研製了高效率的分級選別設備；創製了離心選礦機、多層礦泥搖床、彈簧搖床、振擺皮帶溜槽，引進了圓錐選礦機和橫流皮帶溜槽等性能優異的重選新設備；工藝流程日趨完善，礦石綜合利用迅速發展，生產管理水平不斷提高，重選的處理能力和產品質量、數量都得到了顯著的提高。

重力選礦和其它選礦方法一樣，在礦物選別中起著重要作用。其任務是將礦石中的有用礦物和脈石分開，以得到符合冶煉要求或便於下一步加工的產品。重力選礦具有成本低、見效快、污染少等優點，廣泛套用於鎢、錫、鋯、鈦、鐵、和金等礦石的選別，也套用於鉛、鋅礦石的粗選。可見，重力選礦在開發利用礦產資源，降低能耗消耗，提高冶煉的經濟效益方面具有重要的地位。

學習重力選礦法，首先要明確礦粒的密度是指單位體積礦粒的質量，在物理單位制中，密度的單位是克/厘米³；礦粒的比重是指礦粒與其同體積水的重量之比，比重是沒有單位的物理量。由於水的密度在數值上是1克/厘米³而水的比重是1,所以礦粒的比重和物理單位制的密度在數值上是相同的，並且二者常常混稱。礦粒的比重越大，其密度越大，但它們的物理概念並不相同。目前重力選礦現場習慣使用“比重這一術語，更確切的提法應該是“密度”為宜。

重力選礦法是根據各種礦物的比重和粒度的差異進行分選的，但在一定程度上與礦物的顆粒形狀有關。
重力選礦過程是在一定介質中進行的。作為介質的有水、空氣、重液和重懸浮液。以空氣為介質進行選別的方法叫做風力選礦；以重液和重懸浮液為介質選別的，叫做重介質選礦。大多數情況下，是以水為介質進行選礦。在選別過程中，介質的動力作用有極為重要的意義。

重力選礦的方法

水力分級、重介質選礦、跳汰選礦、搖床選礦、溜槽選礦、洗礦，洗礦和分級是按密度分離作業，其他則按密度分選的作業.

重介質選礦

重介質選礦是指在密度大於1000㎏/m3的介質中進行的選礦過程。介質的密度一般選擇在礦物中輕礦物和重礦物的密度之間，當嚴格控制介質的密度時（波動範圍≤20千克/米3），可使密度差只有50~100千克米3的兩種礦物有效分離。

重質選礦在工業上套用已有70多年的歷史，主要用在礦石預選上，即在粗粒條件下選出脈石或圍岩，減少細磨深選礦石量，並提高入選礦石品位。目前它已在處理鐵、錳、鉛、鋅、錫、銻、煤矸石、金剛石及其它金屬和非金屬礦石方面廣為套用。入選石粒度上限為50~150mm，下限為2~3mm。
重介選礦工藝包括礦石準備、介質製備、礦石分選、介質脫出、介質再生等項作業。缺點是其中的介質製備、介質脫出及介質再生需要一套完整的設施，相對比較複雜。重介質選礦的優點是（按一定的要求配製介質密度），分離密度可精確控制，能使密度差很小的礦物有效分離。單位面積的處理量大，選礦成本低。一般的中小型選廠較少使用。

跳汰選礦

跳汰選礦是重力選礦的主要方法之一，屬於深槽分選作業。跳汰選礦，除了很微細的物料以外，幾乎可以處理各種粒度的礦物原料，工藝操作簡單，設備處理能力大，並可在一次選別中得到某種最終產品，因此生產中套用很廣泛。用跳汰處理原煤約占總選煤量40%。對於金屬礦石，則是處理粗、中粒鐵礦石、錳礦石及鉻礦石的主要方法。並大量用於選別不均勻嵌布的鎢、錫礦石的較粗粒部份。用跳汰機處理含金砂礦、含鈮、鉭、鈦、鋯的原生礦石和砂礦均有廣泛用場，同時也是選別金剛石的主要方法。礦石中待分離的礦物密度差越大，入選粒度範圍可以越寬。例如對於砂金礦在給料粒度小於25mm時，可以不分級入選，回收粒度下限可以0.04mm。但對於一般金屬礦石實行分級入選則可有效地改善分選指標並提高設備處理能力。

在比重差≥1.25且礦石單體解離的前提下，跳汰機可選粒度選煤為150~2mm之間，選別其它礦物的粒度範圍為50~0.1mm之間，選別砂金下限粒度可達0.04mm。

搖床選礦

搖床屬於流膜選礦類設備，由平面溜槽發展而來，以後以其不對稱往復運動為特徵而自成體系。

搖床是分選細粒礦石的常用設備，處理金屬礦石時有效選別粒度範圍是3~0.019mm，選煤時上限粒度可達10mm。搖床的突出優點是分選精確性高，經一次選別可以得到高品位精礦或廢棄尾礦，且可同時接出多個產品。平面搖床看管容易，調節方便。主要缺點是設備占地面積大，單位廠房面積處理能力低。標準搖床（4500×1830）處理量為0.12~2.2t/h。粒度越細，處理量越小。

溜槽選礦

溜槽選礦屬於斜面流分選過程。礦漿給到一定傾斜的斜槽或斜面上，在水流推動下，礦粒群鬆散分層，上層細礦物迅速排出槽外，下層重礦的則滯留在槽內或以低速自下部排出。分別接取後，即得精礦和尾礦。

溜槽是最早出現的選礦設備。其優點是設備結構簡單，投資和生產費用低廉，粗、中粒溜槽還有較高的處理能力，缺點是分選精確性較低，回收率也較低，出現了跳汰機和搖床後，使用溜槽的大為減少。目前用得較多的是礦泥溜槽，用於處理鎢、錫、金、鉑等稀有金屬礦石的微細粒級（-0.074mm）低品位砂礦.五、螺旋選礦
螺旋選礦是在彎曲成螺旋狀的長槽內進行的選礦過程，仍屬斜面流選礦範疇，但在這裡利用了礦漿在迴轉運動中產生的慣性離心力，促使細重礦物在槽面上分帶，並分別連續排出。

（一）螺旋選礦機

螺旋選礦機結構簡單，無運動部件。占地面積較小，單位處理量較大，操作維護較為簡便。該機適於處理含泥少的砂礦，給料粒度在2~0.1mm，以0.5~0.1mm為最佳。在處理含泥高的脈礦磨礦產品時應進行脫泥或分級,否則將降低精礦質量和回收率。缺點是選礦比較低，選出的精礦一般需再加工再選。

（二）螺旋溜槽

礦漿在螺旋溜槽上的流動情況與分選原理與螺旋選礦機基本相同。只是在螺旋溜槽槽面上有更大的平緩寬度，礦漿呈層流流動的區域較大，故適於處理微細粒級礦石。螺旋溜槽同樣具有結構簡單，處理量大，操作方便，生產費用低等優點，適合處理0.6~0.03mm脈礦或砂礦，但含泥高時對分選不利。選礦富集比也較低。

離心選礦

離心選礦主要藉助於離心力，加快了微細粒級的沉降和分層速度，適於處理-0.1mm的微細粒級礦物，因生產成本相對於一般的重力選擇礦方法比較高，且對37~19微米粒級回收效果很好。目前主要用於處理如鎢等價值比較高的微細級物料。
與

搖床相比，在處理0.037~0.019mm的物料中，離心選礦機具有占地面積少，處理量大，節約電耗等優點，但其選礦富集比均較低，其所產精礦需用皮帶溜槽進行精選才能達到最終精礦。離心選礦機主要用於替代鋪布溜槽工藝。

風力選礦

風力選礦是在空氣介質中按礦物密度差分選礦物原料的過程，顆粒的粒度和形狀對分選也有影響。與在水介質中的重選比較，風力選礦的優點是：

（1）作業不消耗水，產品不需要脫水，冬季運輸也不會發生凍結現象。

（2）設備結構簡單，基建費和經營費均較低。但風力選礦也存在著重大的缺點

（1）跳汰選煤：適合處理中等可選易選得原煤，有效分選粒度0.5-100mm，工藝簡單分選精度高。

（2）重介選煤：分為塊煤重介，用得設備是斜輪重介分選機，末粉重介用得設備是重介旋流器，適合處理難選極難選得原煤，分選精度高。

（3）浮選：適合處理0.5mm以下的焦煤。

（4）槽選：適合處理，原煤中片狀較多物料處理能力小，設備簡單。

（5）搖床選礦：FeS2礦，脫硫效果好粒度在10mm以下

（6）乾法選礦：適合於分選精度低，用戶對產品要求低，省水，效率、精度低

重力選礦的共同特點

（1）礦粒間必須存在密度的差異

（2）分選過程在運動介質中進行

（3）在重力、流體動力及其他機械力的綜合作用下，礦粒鬆散並按密度分層

（4）分層好的物料，在運動介質的作用下實現分離，並獲得不同的最終產品

重選工藝原理

（1）顆粒及顆粒群的沉降原理（重介）（2）顆粒群按密度分層的原理（跳汰）（3）顆粒群在迴轉流中分層的原理（旋流器）（4）顆粒群在斜面流中的分選原理（溜槽）5斯托克斯公式

干擾沉降的附加因素

（1）流體介質的粘滯性增加，引起介質阻力變大

（2）顆粒沉降時與介質的相對速度增大，導致沉降阻力增大

（3）在某一特定情況下，顆粒沉降受到的浮力作用變大

（4）機械阻力的產生

顆粒自由沉降速度差學說

在垂直流中，床層的分層按輕、重礦物顆粒的自由沉降速度差進行。同時，顆粒粒度對沉降速度有同樣重要的影響。切喬特對以上關係予以延伸，給出不同密度顆粒在同一介質中沉降時，沉降速度隨粒度變化的關係，該關係表明要使兩種密度不同的混合粒群在沉降（或與介質相對運動）中達到按密度分層，必須使給料中最大顆粒與最小顆粒的粒度比小於等沉顆粒的等沉比。

按重介原理學說

將混雜的床層視作由局部重礦物懸浮體和局部輕礦物懸浮體構成，在密度方面具有與均質介質相同的性質。在重力作用下，懸浮體存在著靜力不平衡，就像油與水混合在一起，最終導致按密度分層，即在上升水流作用下，密度高的懸浮液集中在下層，而密度低的集中在上層。當實現正分層時以某種方式改變λ1與λ2的相對值反應發生反分層，此時，兩種類群應處於混雜狀態。

弱紊流分層結構以及作用

分層結構由上至下為：

稀釋層：決定分選粒度下限，約為30-40微米懸移層：對提高重礦物的回收率和品位有重要意義

流變層：決定了在重力場中回收粒度下限很難抵禦10-20微米沉積層：在成礦漿流膜分選經常是間斷作業層

流分層結構：稀釋層、流變層、沉積層。

水利分級在選礦中套用

（1）與磨礦作業構成閉路作業，即使分出合格粒度產物，以減少過磨。

（2）在某些重選作業之前，作為準備作業，對原料進行分級，分級後的產物，分別給如不同設備或在不同操作條件下進行分選

（3）對原礦或選後產物進行脫泥或脫水

（4）在實驗室內，測定微細物料的粒度組成

影響螺旋分級機的因素

一是分級機的工作質量，二是分級機的生產能力，包括按溢流中固體含量計算的生產量以及按沉砂中固體含量計算的生產量。

1）礦石性質--主要指礦石的密度、粒度組成和含泥量。礦石密度越大生產能力也越高，粒度組成和含泥量的影響，是反映在礦漿的粘度上，粘度增大，礦粒沉降速度減少，處理能力和分級的精確性均降低。
2）分級機結構--分級機中礦粒群沉降的液面面積，稱為分級面積。分級面積的大小影響分級機處理能力並決定分級粒度。
3）給礦濃度--給礦濃度不僅影響分級粒度，而且還影響在該分級粒度下的處理能力。生產中常常通過調節濃度來控制分級粒度．濃度對分級粒度和生產率的影響存在一個臨界值，保持固體生產率一定，則可得到最細的分級粒度；保持一定的分級粒度，則可得到最大的生產率。