固体物料分选

思考题(1) 矿物、矿石和脉石的概念是什么？选矿包括那些工艺过程。 答：矿物：在地壳中由于自然的物理化学作用或生物作用所生成的以自然元素和 自然化合物形式存在的物质。 在一定地质条件下， 它们具有相对稳定的化学成分 和物理性质。矿石：矿物在地壳中分布不均， 但在地质作用下， 可以形成相对富集的矿物集合 体。在现代技术经济条件下，可以开采、加工、利用的矿物集合体叫做矿石。 脉石：在现代技术经济条件下，不能开采、加工、利用的岩石。选矿工艺过程：1.准备作业矿石的破碎筛分、 磨矿分级(少数需要洗矿、 脱泥)； 2.选别作业如重选、 浮选与磁选等； 3.产品处理作业精矿脱水、 尾矿储存等。 ( 2)累积粒度特性曲线及粒度特性方程有那些用途 ?答：累积粒度特性曲线表示碎散物料的粒度组成， 通常以横坐标表示颗粒的粒度， 纵坐标表示物料中各粒级 (或累积) 产率。这种按筛分试验结果绘制的粒度分布 曲线，叫做粒度特性曲线。它的用途只要有： (1)累计粒度曲线是对粒度分级数 据的概括。 (2) 可确定任何指定粒度的相应累积产率或由指定的累积产率查得相 应的粒度。 (3)可求出任一粒度级的产率 ,等于粒度 d1 及 d2 所对应的纵坐标的 差值。(4)由曲线的形状可大致判断物料的粒度组成 . 对于正累积曲线的粒度特性 曲线 ,若曲线想向左下角凹进 ,表明物料中细粒级含量多 ;若曲线向右上角凸起 ,表 明粗粒级含量多 ;若曲线近似直线 ,则表示粗细粒度的分布均匀。粒度特性方程式 是粒度和产率之间的函数关系式。它用来计算碎散物料的比表面积，平均粒度， 某一粒径的筛分效率等，同时也是研究破碎和磨碎过程的重要手段之一。(3) 常用的粒度分析方法有哪几种？各方法的用途和适用的粒度范围如何？ 答： 1筛分分析法 :利用筛孔大小不同的一系列筛子对散料筛分 ,N 层子可把物 料分成 (N+1) 个粒级.测定 0.01100mm 的散粒的粒组成 2水力沉降分析法 :根据不同粒度在水介质中沉降速度不同而分成若干粒级 .测定 175um 细粒物料的粒度组成 .3显微镜分析法 :利用显微镜观察微细颗粒的大小和形状 ,可检查分选产品或校正 水力沉降分析结果 .适应于 0.2550um 的物料 .4激光粒度分析仪分析法 :采用激光粒度分析仪对微细粒级物料的样品进行粒度 组成测定。(4) 试说明机械能破碎的五种基本方式原理、特点、和适用矿物。 答： (1)挤压破碎物料在两个工作面之间受到缓慢增大的压力作用而破碎 . 多用 于脆性 .坚硬物料的粗碎 .(2)劈裂破碎用一个尖棱 (或平面 )和一个带尖棱的工作表 面挤压矿石时 ,矿石将沿压力作用线的方向劈裂 . 这种方式适合于脆性物料或裂 纹多、结构松散的物料破碎。 (3) 折断破碎矿石受弯曲作用而破碎 ,当矿石内的弯 曲应力达到弯曲强度而破碎 . 这种方式适合于脆性、大块物料或层状、条形物料 的破碎。 (4)研磨破碎矿石与运动的工作表面之间存在相对运动而受一定的压力 和剪切应力作用 ,当剪切应力达到矿石的剪切强度而破碎 , 多生产细粒 .其效率低 , 能耗大 . 这种方式适合于将小块物料磨制成细粉。(5) 冲击破碎物料受到足够大的瞬时冲击里而破碎 ,其破碎效率高 ,破碎比大 ,能耗 少 , 这种破碎方式也可以说是动挤压、动剪切、动拉伸、动弯曲等作用。它可以 是利用锤头由上而下打击物料， 也可以是自下而上反击物料， 它可以施力于物料， 使其产生运动， 撞击固定的金属板遭反弹而破碎， 或运动中的物料与物料相互撞 击而破碎碎。冲击法应用较广，在破碎机和粉磨机中都起到重要作用。 (5)说明主要破碎设备的类型及相应的破碎方式和用途。 答：根据物料的处理粒度，常将破碎设备分为：粗碎，中碎和细碎破碎机。 粗碎破碎机主要有颚式破碎机和旋回破碎机，以挤压作用为主，主要用于坚硬、 中硬矿石的粗碎。 中碎和细碎设备只要有圆锥破碎机、 辊式破碎机， 冲击式破碎 机、高压辊磨机，其中圆锥式破碎机用于各种硬度的物料中、细碎； 辊式破碎 机用于中硬、脆性物料的细碎； 冲击式破碎机用于脆性软物料的细碎； 高压辊磨 机用于松散物料的中碎、 细磨碎和超细磨碎。 也可布置在球磨机之前， 可以作为 预磨设备，也可和球磨机构成混合粉磨系统。(6) 常用磨机有哪几种类型？其用途如何？ 答：磨机按用途及特点大体分为以下几种类型：1 球磨机。球磨机可以破碎各种硬度的矿石 ,其破碎比很大 ,通常在 200300, 球磨机可用于粗磨也可用于细磨 ,但以细磨的效率最好 . 2自磨机。自磨机的粉碎比大，可大大简化粉碎流程。 3砾磨机。无钢介质磨矿，借助于各种尺寸的砾石或硬岩石块磨细矿石。 4棒磨机。以金属棒做磨矿介质，棒磨机多用在球磨机之前来进行粗磨 .由于选 择性磨碎作用，产品粒度均匀，多用于重选厂。5超细粉碎设备。主要用于非金属矿的深加工，包括气流冲击式和机械式两大 类。(7) 影响筛分效果的因素有哪些？答： (1)入筛原料性质的影响：物料粒度组成的影响最为重要，易筛颗粒含量越 高，筛分越容易进行； 含水量，含泥量较多时会使细粒黏结成团或附在粗粒表 面不易透筛；此外物料的颗粒形状也会对筛分的效果产生一定的影响。(2) 筛子性能的影响： 筛面运动形式、 筛面结构参数 (筛面宽度与长度、 筛面倾角、 筛孔形状、大小和开孔率 )(3) 操作条件的影响：主要是给料的方式，在相同的条件下加大给料量，筛下产 品绝对量增加， 但筛分效率相应降低。 生产中要求筛分家的给料均连续、 且给料 速度适宜，才能获得较好的筛分效果。(8) 选矿生产中有哪些典型的筛分作业，不同筛分作业的作用及目的是什么。 答： (1)独立筛分 :生产不同粒级的筛分 ,产品可直接供给用户使用。(2) 准备筛分:提供不同粒级的入选矿 .对于煤炭工业 ,选煤设备供应给适应粒级的 原煤 ,过粗的大块不能分选 ,过细的微粒难以回收 .(3) 预先筛分为了避免物料的过度破碎，提高破碎设备的生产能力和减少动力消耗 检查筛分从破碎设备的产物中，将粒度不合格的大块筛出，以保证产品不超过要求 的粒度上限(4) 脱水筛粉:将拌有大量的碎散物料筛分，以脱除其中液相(5) 脱泥筛分和脱介筛分：提高产品质量，减少运输(6) 选择筛分,将碎散物料按几何尺寸分离(9) 900 X1800的球磨机适宜的转速如何确定？答：临界转速 N 0=42.4/、一 09 =44.69转/分工作转速n= (80%85% ) N=35.7537.99转/分(10) 已知矿石中的主要有用矿物为方铅矿 (密度为7.4g/cm3 )和闪锌矿(密 度为4.2 g/cm3 )，杂质矿物主要为石英(密度为 2.65 g/cm3 )和方解石(密 度为2.71 g/cm3 ),矿石的单体解离度为0.2mm，试问该矿石是否宜用重选 分选。答：两种不同密度的矿物，能否采用重选分离，按下式判断：E= (A2-P ) / (A1-P )式中：A1,A2,P轻矿物、重矿物和介质的密度E1=(7.4 g/cm 3-1 g/cmE2=(4.2 g/cm 3-1 g/cmE3=(7.4 g/cm 3-1 g/cmE4=(4.2 g/cm 3-1 g/cm3)/ ( 2.65 g/cm 3-1 g/cm 3) =3.88 g/cm 33)/ ( 2.65 g/cm 3-1 g/cm 3) =1.94 g/cm 33)/ (2.71g/cm 3-1 g/cm 3) =3.74 g/cm 33)/ (2.71 g/cm 3-1 g/cm 3) =1.87 g/cm 3又根据下表:E值 2.5V 1.25难易性较易容易中等困难极难可选粒度下限d 19um38-19um 效果差d 38um74-38um 效果差d 0.5mmd 2mm且效果差不宜 重选结论：若采用重选分离，则方铅矿容易被选出，但闪锌矿不能被很好的选出。综上，该矿石不宜用重选分选(11 )等降比在重选中有何实践意义?答：颗粒的沉降速度与颗粒粒度、密度及形状等因素有关。如果密度、粒度和形 状等不完全相同的颗粒以相同的沉降速度沉降， 则称这种现象为等降现象。具有 相同沉降速度的颗粒称为等降颗粒。密度小的颗粒粒度与密度大的颗粒粒度之比 称为等降比，写成eo。等降现象在重选实践中有重要意义。当对粒群进行水力分级时，每一粒级中的 轻密度物料的粒度总要比重密度物料为大，如能知道其中一种物料的粒度，则另 一种物料粒度即可由等降比求得。另一方面，若一组粒群中最大颗粒与最小颗粒 的粒度不超过等降比，则又可借沉降速度差将其中轻、重物料分离开来。（ 12 ）重介质选矿的基本原理是什么？常用介质包括几类？典型的重介质选矿 包括几个过程？ 答：重介质选矿原理：在密度大于水的介质中，使矿粒按密度分选。 常用介质包括：水；空气；重介质悬浮液（固体微粒与水的混合物） ；重液（密 度大于水的液体或高密度的盐类的水溶液） ；空气重介质（固体微粒与空气的混 合物）等。重介质选矿包括：就是松散分层和搬运分离过程。（ 13 ）摇床选矿的基本原理是什么？ 答：摇床选矿是利用机械摇动和斜面水流冲洗联合作用使矿粒按密度分离的过 程。基本原理：摇床选矿过程中，物料的松散分层及运搬分带，直接受床面的纵 向摇动作用及横向水流冲洗作用支配。床面摇动及横向水流流经床条所形成的涡流， 造成水流的脉动使物料松散并 按干涉沉降速度分层。其分层规律与一般平面溜槽基本相同。床面的摇动，导致细重矿粒钻过颗粒的间隙，沉于最底层，这种作用称为析 离。析离分层是摇床进矿的重要特点，它使按密度分层更趋完善。分层结果是：粗而轻的矿粒在最上层，其次是细而轻的矿粒，再次是粗重矿 粒，最底层为细重矿粒。（ 14 ）跳汰选矿的基本原理是什么？ 答：跳汰选矿指物料在垂直运动的变速水流中， 按相对密度差异进行分选的过程。 原理：被选物料给到跳汰机筛板上的同时， 从跳汰机下部透过筛板周期地给入一 个上下交变水流，物料在水流的作用下分选。首先，在上升水流的作用下，床层 逐渐松散、悬浮，这时床层中的矿粒按照其本身的特性（矿粒的密度、粒度和形 状）彼此作相对运动进行分层。上升水流结束后，在休止期间（停止给入压缩空 气）以及下降水流期间，床层逐渐紧密，并继续进行分层。待全部矿粒都沉降到 筛面上以后， 床层又恢复了紧密状态， 这时大部分矿粒彼此间已失去了相对运动 的可能性， 分层作用几乎全部停止。 只有那些极细的矿粒， 尚可以穿过床层的缝 隙 继续向下运动（钻隙运动） ，并继续分层。下降水流结束后，分层暂告终止， 完成了一个跳汰周期的分层过程。（ 15 ）矿物在电场中有哪几种带电方式？ 答：矿物在电场中有带电方式有： 1 传导带电； 2感应电极； 3 电晕电场 中带电； 4复合电场中带电； 5摩擦带电。 （ 16 ）浮选药剂按用途分那些类 型？简述各类浮选药剂的作用。答：浮选药剂主要分为捕收剂、 调整剂和起泡剂。 浮选药剂对于浮选机性能的发 挥有至关重要的影响。1. 捕收剂。用以增强矿物疏水性和可浮性的药剂。硫化矿常用的捕收剂有黄 药、黑药和硫氮类等。非硫化矿常用的捕收剂有羧酸（盐）类，磺酸（盐）类， 硫酸酯类， 胂酸、膦酸类，羟肟酸类和胺类。 非极性矿物主要用中性油 （如煤油、 柴油）来捕收。2. 调整剂。主要用于调整捕收的作用及介质条件。它又包括抑制剂、活化 剂和 PH 值调整剂。（1）抑制剂，用以增大矿物表面亲水性、降低矿物可浮性的药剂。硫化矿 浮选常用的抑制剂有：石灰主要抑制黄铁矿。氰化物抑制闪锌矿、黄铁矿、黄铜 矿。亚硫酸盐类抑制闪锌矿、 黄铁矿。硫酸锌抑制闪锌矿。 重铬酸盐抑制方铅矿。 非硫化矿的浮选中，常用水玻璃来抑制石英、硅酸盐等脉石矿物。（2）活化剂。用以促进矿物和捕收剂的作用或者消除抑制作用的药剂。当 用黄药类捕收剂时，硫酸铜、硝酸银、硝酸铅可以作为活化剂。当用脂肪酸类捕 收剂时，可用氯化钙、氯化钡作为活化剂。（3）调整剂。用以调节矿浆酸度的药剂。常用的有石灰、碳酸钠、硫酸、 盐酸等。3.起泡剂。促使矿浆中形成稳定泡沫的药剂， 常用的有松油、 松醇油、甲酚、 脂肪醇等。除以上几大类外，还有分散剂、絮凝剂、消泡剂、脱药剂等等。（ 17 ）浮选影响因素有哪些？ 答：（1）矿物粒度：有用矿物基本上单体解离。浮选前只允许有少量有用矿物与 脉石的连生体；粗粒单体矿粒粒度，必须小于矿物浮选的粗度上限。目前，浮选 粒度上限对硫化矿物一般为 0.25 0.3mm ；自然硫 0.51mm ；煤 12mm ； 尽可能避免泥化。浮选矿粒粒度小于 0.01mm 时，浮选指标显著恶化。最适宜 的磨矿粒度应通过试验及生产实践确定。（2）矿浆浓度：浮选过程中，矿浆浓度低，回收率低，精矿质量高。随着矿 浆浓度的增大 ，回收率也增高。当浓度到适宜程度时，再增高浓度，回收率反 而下降。矿浆浓度对于浮选机的充气量、 浮选药剂的消耗、 处理能力及浮选时间， 都有直接影响。一般在 2535 范围。（3）矿浆的酸碱度；矿浆的酸碱度，是指矿浆中的 0H 与H +的浓度。一般 用 pH 值表示。大多数硫化矿石在碱性或弱碱性矿浆中进行浮选。 因为酸性矿浆 对设备有腐蚀作用；且很多浮选药剂（黄药、油酸、松油）在弱碱性矿浆中，较 为有效。各种矿物在采用各种不同浮选药剂进行浮选时，都有一个“浮”与“不 浮”的 PH 值，叫做临界 PH 值。控制临界 pH 值，就能控制各种矿物的有效浮 选。（ 4）药剂制度：浮选过程中加入药剂的种类和数量、加药地点和加药方式统称 为药剂制度。 它对浮选指标有重大影响。 药剂的种类和数量， 是通过矿石可选性 试验确定的。 但在生产实践中， 还要对加药数量、 加药地点与加药方式不断地修 正与改进。 在一定的范围内， 增加捕收剂与起泡剂的用量， 可以提高浮选速度和 改善浮选指标。但是，用量过大也会造成浮选过程的恶化。同样，抑制剂与活化 剂也应添加适量。 过量或不足都会引起浮选指标降低。 加药地点的确定， 取决于 药剂的作用、 用途和溶解度。 加药方式分一次加药与分批加药两种。 前者可以提 高浮选的初期速度， 有利于提高浮选指标。 对于易溶于水的、 不易被泡沫机械夹 带走的、 不易起反应而失效的药剂采用一次加药法； 对于难溶于水的、 在矿浆中 易起反应而失效的，以及某些选择性较差的药剂 （如油酸、松油、硫化钠等 ），应 采用分批加药的方式。（ 5）充气和搅拌：充气就是把一定量的空气送人矿浆中，并使它弥散成大 量微小的气泡， 以便使疏水性矿粒附着在气泡表面上。 强化充气作用， 可以提高 浮选速度，节约水电与药剂。 但充气量过大， 会把大量的矿泥机械夹带至泡沫产 品中，给选别造成困难， 最终难于保证精矿的质量。 搅拌在于促使矿粒均匀 地悬浮于槽内矿浆中，并使空气很好地弥散，造成大量“活性气泡” 。在机械搅 拌式浮选机中，充气与搅拌是同的产生的。 加强充气和搅拌作用对浮选是有利的， 但过分会产生气泡兼并、精矿质量下降、 电能消耗增加、机械磨损等缺点。 （6）浮选时间：浮选时间的长短，直接影响指标的好坏。浮选时间过长，精矿 内有用成分回收率增加，但品位下降；浮选时间过短，虽对提高产品品位有利， 但会使尾矿品位增高。 各种矿物最适宜的浮选时间要通过试验确定。 当有用矿物 可浮性好、含量低、给矿粒度适宜、矿浆浓度低、药剂作用快、充气搅拌较强的 条件下，需要的浮选时间短。（7）水质和矿浆温度：浮选用水不应含有大量的悬浮微粒，也不应含有大量能 与矿物或浮选药剂相互作用的可溶性物质以及各种微生物。 浮选一般在常温下进 行。当使用脂肪酸类捕收剂时，矿浆应保持 25 - 35 C的较高温度，才能保证药 剂的足够分散和对矿物作用的活度。如铁矿石、磷灰石等浮选；铜钼、铜锌等混 合精矿分离浮选，往往需加温矿浆，以求获得良好分选效果。（18）某铜矿石选厂，原矿含铜 1% ，日处理原矿石量为 1500 吨，产出铜精矿 90 吨，精矿含铜 15% 。请计算以下工艺指标：（A ）精、尾矿产率；精矿产率 =（90）/（1500 ）=6%尾矿产率 =（1500-90 ） /（1500 ） =94%（B）精矿铜的回收率，尾矿中铜的损失率；精矿回收率=（90 X15% ） / （1500 X1% ） =90%尾矿损失率 =1-90%=10%（C）选矿比；选矿比=1500 十90=50:3 =16.7（D）富集比；富集比 =15% ：1%=15（E）尾矿铜品位。1500 X1%=90 X15%+1410 XAA=0.11%（ 19）矿物磁性分类的依据是什么？ 答：磁选中矿物磁性的分类不同于物质磁性的物理分类， 通常， 按比磁化率大小 把所有矿物分成强磁性物、弱磁性矿物和非磁性矿物 .1. 强磁性矿物比磁化率4.0 10 m/kg,磁场强度达80136 kA/m的弱 磁场磁选机中可以回收。2. 弱磁性矿物比磁化率=1.26 10 7.5 10 m /kg，在磁场强度H=480 1840 kA /m的磁选机中可以选出。733. 非磁性矿物比磁化率：1.26 10 m .kg,是目前难以用磁选法回收的矿物。（20）如何表征矿物的可浮选？答：测定9 （接触角-平衡时液气与液固界面的夹角）：可评价矿物的润湿性与 可浮性。矿物的可浮性与9的关系如下表：970 矿物天然可浮性好启60 70 矿物天然可浮性中等9v 60 矿物天然可浮性差（21 ）简述矿物晶体结构与可浮性。答：矿物的化学结构主要包括其化合物类型、化学键型和晶体结构。典型的化学键及相应的晶格为：（1）离子键离子晶格：CaF2、CaCO3、白铅矿（PbCO3 ）。（2）共价键一共价晶格：金刚石、石英、金红石、锡石。（3）分子键一分子晶格：石墨、辉钼矿。属层-层间键。（4）金属键-分子晶格：自然金属、自然铜。自然矿物中：（1 ）分子键晶体：石蜡和硫等可浮性好。（2）片层状晶体：石墨、 滑石一一中等可浮性。（3）多数矿物：硫化矿、氧化矿、硅酸盐亲水性增加， 则天然可浮性下降，由药剂调节。天然可浮性一一天然矿物与水的键合性质。以亲水，疏水性表示，未加浮选药 剂处理的矿物可浮性。人为可浮性一一由药剂处理，一端具极性，朝矿物表面另一端具有（如烃类等） 疏水性，朝外排水。（22 ）简述矿物电性的起源及其对浮选的影响。答：电性起源如下：优先解离（或溶解）：离子型矿物在水中由于表面正负离 子的表面结合能及受水偶极作用力（水化）不同而产生非等当量向水中转移的结 果，产生表面电荷。优先吸附：矿物表面对电解质阴、阳离子不等当量吸附而 获得电荷。此过程与溶液组成有关。吸附和电离：难溶氧化物，硅酸盐矿物， 表面吸附H+、OH-形成酸类化合物，然后部分电离表面荷电。晶格取代：硅 酸盐矿物（粘土、云母）铝氧八面体、硅氧四面体层状晶格中Al3+为低价Mg2+、 Ca2+取代；Si3+为Al3+置换。由此可知晶格带正电。保持体系电中性，矿物表 面吸附正离子（如K+、Na+ ）。当矿物在水溶液中时，碱金属 K+、Na+水化进入 溶液。药剂在矿物表面的吸附，受表面电性影响。可用表面电性变化，研究药剂作用机理、判断可浮性。PZC、与可浮性关系：以针铁矿为例：pHPZC=6.7 pHv6.7正电；pH 6.7负电；正：阴离子捕收剂；负：阳离子捕收剂。石英：pZC=2或3.7 , pH 3.7表面负电。故pH=26.7区间铁矿物正电。用R0S03-可浮,RNH3+ 不浮。石英在此 pH 范围内带负电，用上述捕收剂正好相反。（23）简述浮选药剂与矿物的作用类型及其影响因素。 答：浮选剂与矿物的作用总体分三类： （1）物理吸附：吸附力为范德华力或静电 力。特点是能量小,或吸附热小,吸附分子与固体表面距离较大,在固体表面上 具有流动性 （好似二维气体 ）。药剂分子 （或离子 ）与矿物间不发生键合的电子转移 或共有。物理吸附一般没有选择性或选择性较差, 并且易于解吸。 （2）化学吸附： 矿物间发生键合的电手关系, 吸附力本质是化学力。 特点是能量大, 或吸附热高, 吸附分子与矿物表面距离小。 化学吸附一般具有选择性, 吸附比较牢固, 不易解 吸,通常随着温度升高 （在一定范围内 ）吸附量升高。（3）表面化学反应：化学吸 附进一步发展, 常常在矿物表面发生化学反应。 表面化学反应与化学吸附的主要 区别是前者的反应产物在表面上构成独立的相。浮选剂作用的三项因素：价键因素、极性非极性因素、空间因素（药剂基团与矿物靶点的几何大小关系 ）。（24）浮选流程的选择依据是什么？浮选有哪些主要的原则流程？ 答：浮选流程的选择, 主要取决于矿石的性质及对精矿质量的要求, 此外还应考 虑选矿厂的规模、技术经济条件等。以磨矿段数与浮选作业连系来划分浮选的段数。 一般可以分为一段浮选流程 和阶段磨矿阶段选别流程。一段浮选流程： 将矿石一次磨到选别所要求的粒度, 然后经浮选得到最终精矿的 浮选流程 （其中磨矿可以是一段或连续几段 ）。阶段磨矿阶段浮选流程： 根据先粗后细的顺序, 经磨矿逐段解离出不同嵌布粒度 的有用矿物,并逐段浮选出已经解离出来的有用矿物的流程。多金属矿石的浮选原则流程，可以分为：优先浮选流程，依次分别浮选出 各种有用矿物的浮选流程； 混合浮选流程, 先将矿石中两种或两种以上的有用 矿物一起浮出得到混合精矿，然后再将混合精矿依次分选出各种有用矿物的流 程；部分混合浮选流程，在混合精矿中，根据各种有用矿物可浮性的不同，分 选出不同可浮性的混合精矿然后再将各混合精矿依次分选出不同有用矿物的流 程，叫等可浮性混合浮选流程或部分混合浮选流程。