选矿学实验指导书

矿业学院选矿学实验指导书矿物加工教研室编写适用专业： 矿物加工工程 贵州大学二OO七年八月前言选矿学程涵盖了矿产资源领域中近年来国内外选矿技术进展情况，本课程有主要包括了碎矿与磨矿、重力选矿、浮选、磁电选矿、综合性实验等基本部分，每个单元课程构成了整个选矿学的框架，每个课程单元着重介绍了该门课程的基本理论、方法以及发展趋势。本课程设置的具体实验项目有：固体物料粒度分布测定、磨矿细度与磨矿时间的关系、摇床分选试验、粉煤灰浮选速度试验、磷矿石小型浮选试验、矿石中磁性矿物含量的测定、矿物磁电分选试验、实际矿石的分选，其中实际矿石的分选为综合性实验。通过实验，要求同学不仅要熟悉实验基本操作技术，并且要熟悉实验方案的制定，掌握筛分、磨矿、摇床分选、浮选、磁电分选等主要知识，并学会综合运用这些知识解决实际矿石的分选。本指导书可供矿物加工工程专业本科生及研究生使用。目录 实验一 固体物料的粒度分布测定3实验二 磨矿细度与磨矿时间的关系5实验三 摇床分选试验7实验四 粉煤灰浮选速度试验10实验五 磷矿石小型浮选试验12实验六 矿石中磁性矿物含量的测定14实验七 矿物磁电分选试验16实验八 实际矿石的分选19贵州大学实验报告21实验报告的基本内容及要求23实验一 固体物料的粒度分布测定实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、目的要求1. 用筛分分析法测定矿石的粒度分布；2. 学习绘制物料粒度特性曲线；3. 了解和掌握筛析法测定矿石的粒度分布实验技术。二、实验内容利用套筛将宽级别物料分成若干窄级别物料，并称重计算相应产率和有用矿物分布率。三、实验原理、方法和手段用筛分的方法将矿石按粒度分成若干级别的粒度分析方法，叫筛分分析，简称筛析。筛析是根据物料是否通过筛子的筛孔来进行的。物料在筛分时可能以不同的取向通过筛孔，在大多数情况下，物料的长度不会限制物料通过筛孔，而决定物料能否通过筛孔的是物料的宽度，因此，物料的宽度是与筛孔尺寸联系最密切的尺寸。在矿物加工工程中，筛分是一种最古老、应用最广泛的粒度测定技术。筛分时，物料通过一套已校标准筛网的套筛，筛孔尺寸由顶筛至底筛逐渐减小。套筛是装在具有振动和摇动的振筛机上，振筛一段时间后，被筛分的物料分成一系列粒度间隔或粒级。如果用n个筛子，仅可将物料分成n+1个粒级，各粒级的物料粒度是以相邻两个筛子相应尺寸表示。四、实验组织根据本实验的特点、要求和具体条件，学生根据实验方法和原理自己操作。五、实验条件包括仪器设备：振筛机、分样套筛、药物天平、秒表、橡皮布、铲子等；试样：粒度为-3.0mm的矿石。六、实验步骤1. 用四分法从矿石中取出试样300克，并称重；2. 将分样套筛按筛孔大小从上至下逐渐减小的次序排列好，最下一层套一筛底；3. 将称好重量的试样倒入最上层筛子内，然后盖上筛盖；4. 把振筛机上的压盖手轮放松，提上到顶端，然后将套筛放入振筛机内，用压盖压紧并锁紧；5. 接通振筛机马达电源，震动20-25分钟后，断开电源；6. 将套筛从振筛机上取下，取出最下层的筛子，用手在橡皮布上摇动一分钟，若筛下产物的重量少于此筛子筛上产物重量的1%时，认定筛分终点已达到，否则，整个套筛应继续放到振筛机上进行筛分，直到筛分终点达到为止；7. 将已达到筛分终点的套筛取出，把各个筛子上的物料倒出并分别称重，记录；8. 筛析后各粒级重量之和与筛析前重量相比较，其误差不应大于+1%，否则，实验得重新做。七、思考题1. 怎样检查筛分终点？2. 筛分的目的是什么？八、实验报告实验报告见附表1。筛分数据记录与处理按表1格式处理，并根据表中数据绘制物料粒度特性曲线，正负累积曲线。表1 筛析结果记录表粒级（mm）重量（g）产率有用矿物含量（%）有用矿物分布率（%）个别累积个别累积2060100160200-200实验二 磨矿细度与磨矿时间的关系实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的1. 了解实验室内确定磨矿细度与磨矿时间关系的方法。2. 通过实验绘出磨矿细度与磨矿时间的关系曲线。二、实验内容称取一定矿样，在相同浓度下用球磨机磨不同时间，再200目标准筛筛分，计算不同时间的磨矿细度。三、实验原理、方法和手段用所测出的磨矿设备单位容积生产能力或单位耗电量的绝对值来度量物料的可磨度，叫绝对可磨度。开路法是将一定数量的平行试样在所需的磨矿条件下，依次分别进行不同时间的磨矿，然后将每次的磨矿产物用套筛进行筛分，建立磨矿时间与磨矿产品各粒级累积产率的关系，从而找出将物料磨到目标细度（如按-200目含量计算）所需要的磨矿时间T。磨机的单位生产能力即绝对可磨度，有两种表示方式：1）按给料量计算，可表示为：其中 ：在指定的给料和产品粒度下，按给料量计算的单位容积生产能力（）；试样原始重量，k； V试验用磨矿机体积，L； T磨到目标细度所需要的磨矿时间，min。2）按单位容积新生的目标细度（如-75微米）产品计算应为： 按新生微米产品量计算的单位容积生产能，g/h；g新生微米含量。注意事项：磨机先空磨35分钟，冲洗干净，每一次磨矿后冲洗干净；筛分时逐步倒入200目筛子，避免漏出，筛至水清为止，筛上产品烘干后，进行检查筛分。四、实验组织根据本实验的特点、要求和具体条件，学生根据实验方法和原理自己操作。五、实验条件包括仪器设备：磨矿机，200目筛子，天平、样铲；铝盆，矿样。试样：粒度为-3.0mm的矿石。六、实验步骤1. 称取2mm矿样4份，每份400克；2. 按60的磨矿浓度计算出所需的加水量；3. 将所称试样分别入磨，每份磨不同时间；4. 将磨好试样用200目筛子进行湿筛，筛下产品克丢弃；筛上产品烘干称重记录。七、思考题1. 磨矿的目的是什么？2. 试比较球磨机和棒磨机的特点。八、实验报告实验报告见附表1。要求实验报告的实验数据中记录表2，并根据表中数据，以磨矿时间为横座标，以筛下产品产率为纵坐标绘制曲线。表2 试验记录表给矿（g）加水（ml）磨矿时间（分）筛上产品重（g）筛下产品重（g）筛下产品产率（）5002500450065008实验三 摇床分选试验实验学时：2学时实验类型：验证实验要求：必修一、目的与要求1 熟悉实验摇床的构造和操作；2 考察不同比重和粒度的矿粒在摇床上的分布规律。二、实验内容称取矿样，配成一定浓度加到给矿槽，同时加清水到冲水槽中，在横向水流冲力和纵向差动运动下，将物料分成不同的分选带，然后分别截取不同的分选带，得到不同产品。三、实验原理、方法和手段矿粒群在床面的条沟内因受水流冲洗和床面往复振动而被松散、分层后的上下层矿粒受到不同大小的水流动压力和床面摩擦力作用而沿不同方向运动，上层轻矿物颗粒受到更大程度的水力冲动，较多地沿床面的横向倾斜向下运动，于是这一侧即被称作尾矿侧，位于床层底部的重矿物颗粒直接受床面的磨擦力和差动运动而推向传动端的对面，该处即称精矿端。矿物在床面上的分布如图1所示。图1 摇床外形图影响摇床分选的因素：1. 床面的运动特性床面运动的不对称程度将影响矿粒床层的松散分层与沿纵向的运搬分带。床面的不对称程度愈大，愈有利于颗粒的纵向移动，在选别矿泥时，应选用不对称程度较大的摇床。2. 床条的形状、尺寸床条的高度、间距和形状影响水流沿横向流动速度的大小，特别对条沟内形成的脉动速度影响更大，矩形床条和锡床条引起的脉动速度大，可在选别粗砂和细砂时使用，三角形床条，尤其是刻槽形床条所能形成的脉动速度很小，适于细砂或矿泥使用。3. 冲程和冲次冲程和冲次的组合决定床面运动的速度和加速度。冲程过小，粒度不松散；冲程过大，矿粒来不及分层就被冲走，冲程、冲次的适宜值主要与入选的粒度有关，处理粗砂的摇床取较大的冲程，较小的冲次，处理细砂和矿泥的摇床取值正好相反。4. 横向坡度与冲洗水冲洗水由给矿水和洗涤水两部分组成。冲洗水的大小和坡度共同决定着横向水流的流速。处理粗粒物料时，既要求有大水量又要求有大坡度，而选别细粒物料时则相反。处理同一中物料“大坡小水”和“小水大坡”均可使矿粒获得同样的横向流速，但“大坡小水”的操作方法则有助于省水，不过此时精矿带将变窄，而不利于提高精矿质量。5. 给矿性质（1）给矿量。给矿量大，精矿品位高，但回收率降低。（2）给矿浓度。给矿浓度大，处理量大，精矿品位提高，回收率降低，正常给矿浓度在1530。（3）给矿粒度组成。适宜处理粒度为30.034mm，矿石入选前进行分级。四、实验组织根据本实验的特点、要求和具体条件，学生根据实验方法和原理自己操作。五、实验条件包括仪器设备：倾斜仪、天平、米尺、秒表、瓷盘、量筒、水桶、分样铲、毛刷、1100500毫米摇床。试样：01mm的物料。六、实验步骤1称取矿样两份，每份1公斤，分别用水润湿调匀；2. 观察摇床结构；2开动摇床，并在面上给入适当的调浆水和冲洗水，取一份试样在约5分钟内均匀给入，调节水量和床面坡度，以矿粒在床面呈扇形分带为宜；3. 物料呈扇形分带后，停止给料和机器运转，给水管和冲水管固定在调好的位置，不要关闭，记下此时的水量及坡度，然后清洗干净床面及接矿槽的试料；4固定以上条件，将另一份试样按以上步骤进行正式选别试验；接取精矿、次精矿、中矿和尾矿四个产品；5将选出的四个产品分别烘干称重，然后每个产品分别缩分出 100克 样品，过200目筛子，作化验品位用。七、思考题1如何调节摇床的冲程和冲次？2冲水量和摇床倾角对物料在床面的扇形分布有何影响？八、实验报告实验报告见附表1。要求实验报告的实验数据中记录表3。表3 摇床分选试验结果记录表产品名称重量（克）产率（%） 品位（%） 回收率（%） 精矿次精矿中矿尾矿原矿实验四 粉煤灰浮选速度试验实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的1、了解烃类油捕收剂和起泡剂对粉煤灰的浮选作用；2、了解浮选速度对粉煤灰浮选的影响。二、实验内容采用实验室小型浮选机，在不同时间刮取上浮物。三、实验原理、方法和手段疏水亲油颗粒能在较短时间内上浮。四、实验组织根据本实验的特点、要求和具体条件，学生在老师指导下根据要求分组操作。五、实验条件仪器设备：XFD型浮选机（3升或1.5升），XTLZ-260/200真空过滤机，CS101电热鼓风干燥箱，FA2004电子天平，注射器（包括微量注射器），秒表、滤纸，轻柴油，起泡剂BK204。试样：粉煤灰。六、实验步骤1. 称取干矿样900g/3升或450克/1.5升。采用“一次粗选”的流程，添加轻柴油800 g/t，BK204600 g/t。添加药剂体积的折算方法，举例如：500克矿样根据d轻柴油0.836g/cm3，dBK2040.88g/cm3则 x0.4g所需添加的轻柴油的体积数V柴0.479ml（对应800g/t）所需添加的起泡剂的体积数V起泡0.682ml（对应600g/t）2. 分别刮取第一分钟、第二分钟、第三分钟、第四分钟、第五分钟、第六分钟的粗选精矿，烘干称重。3. 制样，混匀缩分样品（-80目）。4. 分析各产品的灰分。七、思考题什么叫浮选速度？八、实验报告要求实验报告的实验数据中记录表8，绘制tIn100/(100-)曲线，并讨论该浮选速率方程和级数。表8 试验记录表产品名称重量（g）产率（%）灰分（%）可燃物（%）含量回收率精1精2精3精4精5精6尾矿原矿实验五 磷矿石小型浮选试验实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的1. 了解胺类捕收剂在磷矿石脱硅浮选中的作用；2. 了解脂肪酸类捕收剂在磷矿石脱镁中的作用；3. 掌握小型浮选试验的方法。二、实验内容采用实验室小型浮选机，在不一定药剂制度下分选磷矿石。三、实验原理、方法和手段捕收剂的主要作用是使目的矿物表面疏水，增加可浮性，使其易于向气泡附着，从而达到目的矿物与脉石矿物的分离。硫化矿浮选常用的捕收剂是硫代化合物，氧化矿常用烃基酸类；硅酸盐类矿物常用胺类捕收剂；非极性矿物使用烃油类捕收剂。药剂配制：硫酸溶液浓度为20%，脂肪酸盐(BS)浓度为1%，十二胺（滴加稀盐酸溶解）浓度为1%，PL浓度为1%。a层： 1000g矿样+429ml水 H2SO4 60ml PL 10ml 十二胺 10ml 2# 20l H2SO4 20ml PL 5ml尾1 十二胺 5ml 2# 10l H2SO4 10ml尾2 十二胺 2ml 尾3 精矿b层： 1000g矿样+666ml水 H2SO4 40ml BS 50ml H2SO4 10ml BS 20ml尾1 H2SO4 5ml 尾2 BS 10ml 尾3 精矿四、实验组织根据本实验的特点、要求和具体条件，学生在老师指导下根据要求分组操作。五、实验条件仪器设备：XMO-24090锥形球磨机，XFD型单槽式浮选机（3升，1.5升），XTLZ-260/200，CS1012型电热鼓风干燥箱，XPM-1203三头玛瑙研磨机；试样：a层矿或b层矿。六、实验步骤根据要求，由学生自己制定，指导老师审定。七、思考题讨论胺类捕收剂在磷矿石脱硅浮选中的作用和脂肪酸类捕收剂在磷矿石脱镁中的作用？八、实验报告实验报告见附表1。要求实验报告的实验数据中记录表9。表9 实验结果记录名称品位产率回收率（%）备注实验六 矿石中磁性矿物含量的测定实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的在学习了磁选基本原理的基础上，通过矿物磁性含量测定实验，进一步加深对磁选基本原理的理解，确定矿物可选性指标。二、实验内容采用XCGS型50磁选管测定矿石中磁性矿物的含量。三、实验原理、方法和手段磁选管是用于分析矿物中强磁性矿物含量的磁分析设备，主要由电磁铁和在电磁铁工作间隙内移动的玻璃管组成。它通过由C型铁芯和线圈组成的电磁铁产生磁场，待选矿物和水由玻璃管上端给入，强磁性矿物在通过电磁铁产生的磁场时由于磁力的作用被吸附在磁极附近的玻璃管内壁，非磁性矿物和弱磁性矿物则由于所受磁力较弱从玻璃管下端排出。四、实验组织根据本实验的特点、要求和具体条件，老师示范，学生在老师指导下根据要求自己操作。五、实验条件包括仪器设备：XCGS型50磁选管，台式天平，烘箱，200目筛子，塑料盆； 试样：磁铁矿 六、实验步骤1. 矿物试样准备：选用某地的磁铁矿，将矿物原料破碎磨矿至200目占4045左右，将原料烘干称重分成若干份试样，以1520克为一个待选试样。2. 打开调节冲洗水管的下部和上部夹具，调节两个夹具使管内充满水，水面高于磁极头100200mm左右，并保持稳定。3. 接通直流电源，开动传动装置。4. 将待选试样给入玻璃管，试样中磁性颗粒被吸附在磁极附近的管内壁上，非磁性部分随冲洗水从玻璃管下部排出。非磁性矿物排出用塑料盆盛装。玻璃管的上下移动和左右回转有利于非磁性矿粒排出，冲洗水连续冲洗515分钟后选分可以停止。5. 关闭两个夹具，切断电流，排出磁性矿物颗粒。6. 将磁性产品和非磁性产品澄清，烘干和称重，计算试样中磁性矿物的含量。七、思考题在采用磁选管分析强磁性矿物含量的实验过程中，哪些因素影响实验结果，即影响所得到的磁性产品的产率？八、实验报告实验报告见附表1。要求实验报告的实验数据中记录表10，并在坐标轴上作H图，分析磁场强度H的变化与强磁性矿物产率之间的关系。表10 试验记录表试样编号原矿（g）磁性产物（g）非磁性产物（g）磁性产物产率（）磁场强度（Oe）123实验七 矿物磁电分选试验实验学时：2实验类型：验证实验要求：必修一、实验目的了解强磁选机的构造和工作原理，观察弱磁性矿物在分选过程中的运动状态和分选过程，分析不同磁场强度下弱磁性产物品位与产率的变化关系，分析强磁选分选过程的主要影响因素。二、实验内容以粉煤灰或褐铁矿为试样，采用XCSQ-5070湿式强磁选机分选弱磁性矿物。三、实验原理、方法和手段磁选是在磁选设备所提供的非均匀磁场中进行的。被选矿石进入磁选设备的分选空间后，受到磁力和机械力（包括重力、离心力、水流阻力等）的共同作用，磁性不同的矿粒受到不同的磁力作用，沿着不同的路径运动，对矿浆分别截取，就可得到不同的产品。 磁性颗粒在磁选机中成功分选的必要条件是：作用在较强磁性矿石上的磁力F1磁必须大于所有与磁力方向相反的机械力的合力F机，同时，作用在较弱磁性颗粒上的磁力F2磁必须小于相应机械力F机。即 F1磁 F机 F2磁磁选的实质是利用磁力和机械力对不同磁性颗粒的不同作用而实现的。（1）XCSQ-5070湿式强磁选机结构本机由磁系、给矿、接矿、程序控制器、分选箱、供水系统、机架等部分组成。其中铁芯由五块电工纯铁组装成U字型磁路，铁芯断面尺寸130220；激磁绕组永用双玻璃丝包扁铜线绕制成充磁线圈，分八个线圈串联配置在分选区两侧，并设风机冷却绕组；分选箱由五块DT3纯铁齿板及两块铝质挡板组成，有分选间隙为1.5、2、3三套分选箱，供根据需要更换使用；分选箱上部装有搅拌桶。(2)工作原理XCSQ-5070湿式强磁选机选别工作过程是：搅拌桶内矿浆经给矿阀及扁嘴进入分选箱内，非磁性矿粒在重力的作用下沿着齿板间隙落入尾矿桶中，磁性矿粒在磁场的作用下吸附在齿板上，给矿后分矿斗摆至中矿桶上部，中矿冲洗水电磁阀开启，冲洗分选箱中夹杂的非磁性矿粒，然后分矿斗摆至精矿桶上部，同时切断充磁电源，待分选箱磁场消失后，精矿冲水电磁阀开启，将吸附在齿板上的磁性矿粒冲入精矿桶内，完成一次选别循环，PLC复位进行下一次选别循环。达到磁性与非磁性矿物分选的目的。四、实验组织根据本实验的特点、要求和具体条件，老师示范，学生在老师指导下根据要求自己操作。五、实验条件仪器设备：球磨机；XCSQ-5070湿式强磁选机；台秤；小盆，烘箱，200目筛子。试样：粉煤灰或褐铁矿六、实验步骤1. 称取一定重量的弱磁性矿物（如赤铁矿、褐铁矿等），进入球磨机进行磨矿，使得有用矿物与脉石矿物单体解离。同时对被测矿样进行烘干、制样，以备磁选；2. 将磁选机“模式转换”置运行状态；3. 按“电源启动”按钮，电源接通；4. 将适宜的矿浆给入矿浆桶，并调节搅拌电机速度适中（矿浆浓度一般为540）；5. 调节“充磁电流调节”按钮，设定选别电流值；（根据磁场强度充磁电流关系曲线确定）6. 按“PLC启动”按钮，磁选机在PLC的控制下，按照设定的程序自动循环运行；7. 清洗矿浆桶，将“模式转换”置暂停，当PLC运行到给矿状态时，给矿阀常开，用清水将矿浆桶冲洗干净，然后将“模式转换”置运行状态，运行一次循环；8. 将充磁电流、搅拌速度调至零。关电源及进水阀门，取出分选箱将齿板残留矿粒冲洗干净。七、思考题在磁选过程中，影响磁性矿物分选效果的因素有哪些？八、实验报告实验报告见附表1。要求实验报告的实验数据中记录表11，并在坐标纸上作H的双坐标曲线，在实验总结中分析说明不同磁场强度下之间的关系。表11 试验记录表试样编号原矿（g）精矿（g）精矿产率（）精矿品位（）磁场强度（Oe）12345实验八 实际矿石的分选实验学时：6实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的主要进行矿物加工原理和矿物加工方法实验，强化学生对各种矿物加工方法的基本理论、加工工艺及相应的机械设备的工作原理及其应用的实践能力二、实验内容分别为各实验小组提供矿样，根据矿样性质，查阅相关的文献资料，结合实验室现有条件，综合运用碎矿与磨矿、重力选矿、浮选、磁选等专业知识，拟出合适的试验方案，在实验室设备上实施方案，探索出较合理的试验工艺流程，分选出较好的实验指标。三、实验原理、方法和手段根据选择不同的选别方法，由不同的实验原理、方法和手段。四、实验组织根据实验的特点、要求和具体条件，学生根据教师提供的矿样拟定合理的矿物加工方案，6人一组，每小组做一份，实验前检查合格方可进行实验。五、实验条件仪器设备：破碎设备、磨矿、重选设备、磁选设备、浮选设备等试样：煤矸石、粉煤灰、磷矿石、铝土矿、煤等 六、实验步骤学生根据不同的选矿方法，制定实验操作步骤。七、实验报告1. 实验方案设计思路这是实验报告的重点之一，要求设计思路清晰，用公式和文字说明。2. 实验方法（1）实验流程及所需的仪器仪表等；（2）实验操作条件；（3）实验方法和步骤等。3. 实验数据处理这是实验报告的重点之二，为了便于比较，结果应尽量用图和表格的形式。4. 实验结果与讨论封面格式见附表2。附表1贵州大学实验报告学院：矿业学院 专业： 矿物加工工程 班级： 姓名学 号实验组实验时间指导教师成绩实验项目名称实验目的实验要求实验原理实验仪器实验步骤实验内容实验数据实验总结指导教师意见签名： 年 月 日实验报告的基本内容及要求每门课程的所有实验项目的报告必须以课程为单位装订成册，格式参见上表，贵州大学实验报告。实验报告应体现预习、实验记录和实验报告，要求这三个过程在一个实验报告中完成。1实验预习在实验前每位同学都需要对本次实验进行认真的预习，并写好预习报告，在预习报告中要写出实验目的、要求，需要用到的仪器设备、物品资料以及简要的实验步骤，形成一个操作提纲。对实验中的安全注意事项及可能出现的现象等做到心中有数，但这些不要求写在预习报告中。设计性实验要求进入实验室前写出实验方案。2实验记录学生开始实验时，应该将记录本放在近旁，将实验中所做的每一步操作、观察到的现象和所测得的数据及相关条件如实地记录下来。实验记录中应有指导教师的签名。3实验总结主要内容包括对实验数据、实验中的特殊现象、实验操作的成败、实验的关键点等内容进行整理、解释、分析总结，回答思考题，提出实验结论或提出自己的看法等。注：实验数据处理及分析，请附页，附页必须为A4纸或标准坐标纸。附表2综合设计性试验报告实验项目名称：姓名 学号 专业 同组人 指导教师 实验时间