第四章重介質選礦第一節概述一、定義

重介質是指密度大于水的密度（1g／cm3）的重液或重懸浮液流體。礦粒在重介質中進行分選的過程即稱為重介質選礦（heavymediumseparation，HMS)二、重介質選礦分選原理

重介質選礦法是當前最先進的一種重力選礦法，它的基本原理是阿基米德原理——小于重介質密度的顆粒將在介質中上浮，大于重介質密度的顆粒在介質中下沉。

為了達到分選的目的，重介質的密度應該界于重礦物和輕礦物之間，即：

因而在這樣的介質中，輕礦物上浮，重礦物下沉，實現選別的目的。

選別按照阿基米德浮力原理進行，完全屬于靜力作用過程。流體的運動和顆粒的沉降不再是分層的主要作用因素，而介質本身的性質是影響選別的重要因素。

重介質有重液和重懸浮液兩類，由于重液的價格昂貴且常有毒，生產中幾乎沒有應用。工業上應用的重介質都是重懸浮液。重懸浮液是由細粉碎的高密度固體顆粒與水構成的懸浮體。高密度固體顆粒起著增加介質密度的作用，稱為加重質。三、加重質的選擇（1）類型（2）加重質的選擇A.足夠高的密度，以便在適當的容積濃度（一般是λ≈25％）配成密度適合要求的重懸浮液；B.便于回收。能夠用簡單的磁選、浮選或分級方法分離出來；C.來源廣泛，價格便宜，且不應在精礦中構成有害雜質。四、重介質選礦的應用

重介質選礦方法中一種嚴格按密度分選的方法。它可以把輕、重礦物密度差為0.1左右的礦石得到有效的分選。因此，廣泛用于選煤和各種金屬礦石及非金屬礦石選別。選煤時可直接得到精煤和矸石，而選別金屬礦石時可得到粗粒廢棄的尾礦和粗精礦。

目前在重力場中進行的選別，給礦下限粒度約為2～3mm（選煤為3～6mm），采用重介質旋流器分選時，給礦粒度下限可降為0.5mm，給礦的粒度上限由原礦的粒度、嵌布特性和設備尺寸有關，對于礦石常為50～150mm,對于煤炭為300～500mm。

重介質分選金屬礦石時，受到加重質密度的限制，難以配制很高密度的懸浮液，一般只能配制比輕礦物密度略高一些的重介質。因此，重介質選礦難獲得高品位的最終精礦，只能除去低密度單體脈石或采礦時混入的圍巖，作為預先分選作業。

為什么重介質選礦難獲得高品位的最終精礦，只能除去低密度單體脈石或采礦時混入的圍巖？

例如，有用礦物為集合體嵌布的鉛鋅礦、銅硫礦等礦石在中碎后即有大量單體脈石產出，可用重介質選礦將其除去，使之不再進入磨選作業。弱磁性鐵礦石和錳礦石中混入的圍巖，也可用重介質選礦法除去。

重介質選礦可以在同等處理能力的條件下,極大地減少無需選別的圍巖與廢石,減少磨選消耗,降低選礦廠的直接生產成本,提高礦山的經濟效益。無疑,重介質選礦是提高有色金屬礦山綜合經濟效益最有前途的方向之一。第二節重介質選礦設備工業上應用的重懸浮液分選機類型很多，一般可分為四類：分類深槽式淺槽式振動式：重介質振動溜槽離心式：重介質旋流器一、重介質振動溜槽

重介質振動溜槽是一種在振動過程中利用重懸浮液分選粗粒礦石（鮞狀赤鐵礦和錳礦等黑色金屬）的設備。給礦粒度一般為75～6mm。，每100mm槽寬處理量達到7t/h。二、重介質旋流器――離心式圖7-6重介質旋流器內等密度面分布

由于重介質旋流器的濃縮作用，導致

旋流器的安裝方式有兩種，一種是垂直安裝，再一種是傾斜安裝。當旋流器直徑不大時，一般均垂直安裝。若旋流器直徑較大、錐角較小時，多采用傾斜安裝，旋流器軸線與水平的夾角為10°～20°。我國選煤用重介質旋流器一般是傾斜10°安裝；而選礦用重介質旋流器安裝角度可達20°。4.影響旋流器工作的因素①結構參數溢流口直徑dov底流口直徑ds旋流器直徑D錐角α②操作條件給礦壓力懸浮液的給入體積比懸浮液的密度給料粒度①進料壓力

進料壓力高，旋流器的處理能力大，但懸浮液密度分布更不均勻，導致分選效果降低。從這個意義上看；增大進料壓力，對分選是不利的。所以，在增大進料壓力的同時，應適當地加大底流口直徑。在實際工作中，應盡可能采用低壓給料，這對于降低動力消耗，減少旋流器的磨損也有好處的。從我國經驗表明，使用直徑350mm的旋流器，以黃土作為加重質，分選中煤，實際進料壓力為0.1～0.05MPa，數量效率η可達94.5％。②懸浮液密度

懸浮液密度越高，旋流器內物料的實際分選密度也就越大。在一般情況下，如前所述，懸浮液密度可比實際分選密度低0.2～0.4。在實際生產過程中，入料懸浮液密度與實際分選密度間的差值，可通過改變給料壓力及底流口孔徑的大小進行調節。

注意：入料懸浮液密度越低，雖然加重質用量可以減少，但懸浮液在旋流器內受到的濃縮作用越強，致使懸浮液密度分布就越不均勻，造成分選效率下降。③入料中礦石與懸浮液的體積比

當礦石和懸浮液的體積比增大時，旋流器按礦石計算的生產能力也增大，但分選效果相應下降。原因：體積比增大，旋流器內礦石層增厚，分層阻力加大，分層速度降低，導致輕、重礦粒易相互混淆。經研究，從分選效果來看，礦石和懸浮液的體積比，以1∶8為宜，但此時生產能力較低；為了要保持一定的處理能力，在一般情況下，應采用1∶4～1∶6為佳。④給料粒度

重介質選（礦），若給料粒度太小（小于0.4mm），從產物中脫除介質既十分困難又不經濟，因此，采用重介質分選法時，沒有必要要求更細的分選粒度下限。再有，對于入料中粒度過細（小于0.4mm）的分選效果雖然較差，但它并不影響粗粒物料的分選效果。旋流器給料粒度上限，只取決于旋流器的大小。實踐表明，為了防止堵塞，給料中最大粒度以不超過給料口或底流孔直徑的1／4為宜。根據我國生產實踐的經驗，利用重介質旋流器分選難選、極難選末煤或跳汰中煤，可以獲得良好的效果。重介旋流器器選分金屬礦石，給礦粒度一般不超過20mm，多在13mm以下。⑤旋流器結構參數的影響

旋流器結構參數除旋流器直徑外，主要是指旋流器錐角、溢流口及底流口的大小、給料口的尺寸等。a.旋流器錐角

當旋流器直徑一定，錐角已定。選煤生產中錐角均在15°～20°選用，多為20°；分選金屬礦石時，旋流器錐角一般在15°～30°。b.錐比

底流口直徑與溢流回直徑的比值稱為錐比。是影響旋流器工作的最主要因素。一般錐比變大，可以獲得較純凈的精礦，當錐比減小時，可以得到較純凈的尾礦。錐比與原礦中重產物的含量多少有關，我國用重介質旋流器錐比為0.7～0.8。

c.給料口的大小旋流器給料口的大小只對旋流器的處理能力有影響，而對分選效果沒有影響，一般，旋流器給料口的直徑可取旋流器直徑的1／7一2／7即可。

d.溢流管插入深度溢流管插入的深淺，對分選有一定影響，從我國使用的重介質旋流器實踐證明，溢流管插入深度以320～400mm范圍內效果較好。圖三產品重介質旋流器分選煤的工作原理第三節重介質選礦工藝圖7-7典型的重懸浮液選礦工藝流程

因此，需要經常取樣進行測定或安裝控制裝置。處理礦石鎢礦鎢礦赤鐵礦設備名稱重介質旋流器重介質旋流器重介質振動溜槽加重質名稱砷黃鐵礦黃鐵礦赤鐵礦粒度（－200目）/%57.534～42－2（mm）密度g/cm34.2~4.54.8~4.94.0~4.5加重質在懸浮液中的重量濃度/%70~807556懸浮液密度g/cm32.4~2.62.3~2.451.9~2.2表幾種處理不同礦石的重懸浮液的性質（5）介質凈化（再生）對回收到的稀介質采用磁選或浮選、重選等方法回收其中的加重質，再用水力旋流器等設備進行脫水、濃縮，然后重新配制成密度適當的懸浮液返回流程中應用。

重介質選礦設備處理能力大，在礦石條件合適時應用常可獲得相當的經濟效益。但這種預選方法工藝過程較復雜，在小型選廠中不宜推廣應用。本章小結（1）重介質通常是指密度大于1000kg/m3的介質，礦石在這樣的介質中進行選別即稱作重介質選礦。重介質選礦按阿基米德浮力原理進行，完全屬于靜力作用過程。流體的運動和顆粒的沉降不再是分層的主要作用因素，而介質本身的性質倒是影響選別的重要因素。（2）工業上應用的重介質實際都是重懸浮液。它是由細粉碎的高密度的固體顆粒與水組成的兩相流體。高密度顆粒起著加大介質密度的作用，故又稱作加重質，選別礦石用的加重質主要是硅鐵，其次是方鉛礦、磁鐵礦和黃鐵礦。（3）重介質分選金屬礦石時，受到加重質密度的限制，難以配制很高密度的懸浮液，一般只能配制比輕礦物密度略高一些的重介質。因此，重介質選礦難獲得高品位的最終精礦，只能除去低密度單體脈石或采礦時混入的圍巖，作為預先分選作業。（4）懸浮液的性質包括密度、粘度和穩定性，是互有聯系的三個方面性質，同時對選礦也有影響。（5）工業上應用的重懸浮液分選機類型很多，一般可分為四類：深槽式、淺槽式、振動式和離心式。本章討論了兩種重懸浮液分選機的結構、工作原理、性能特點和應用。（6）典型重懸浮液選礦工藝主要包括如下幾項工序：入選礦石的準備、介質的制備、礦石分選和懸浮液的回收、再生。習題一、名詞解釋浮沉試驗二、填空題1.重介質選礦的原理是——（）。2.對分選有直接影響的重懸浮液的性質是它的（）、（）、（）。3.影響懸浮液粘度的因素有加重質的（）、（）、（）以及懸浮液中的（）。4.當容積濃度增加到相當高的數值以后，懸浮液發生了——（），其表現形式是懸浮液顆粒因直接接觸而互相連接起來，形成一種空間網狀結構物，它對懸浮液的流動變形顯示出更大的阻力。5.穩定性指標Z值越大，表示懸浮液的穩定性越（）

。（高或低）6.一個典型的重介質選礦過程包括：（）、（）、（）、（）、（）五項作業。三、簡答題1.浮沉試驗的步驟。2.礦石的重選可選性曲線浮沉試驗數據計算以及繪制，從曲線中可以查哪些理論指標。3.重介質旋流器的結構、工作原理及特點。舉例：1.1試樣多元素分析

試樣多元素分析結果列于表1。1.2重液浮沉試驗

重液由KI和HgCI2

按重量比1∶1.24配制而成,目的是考察重介質旋流器選礦可能獲得的理想指標,以及適宜的分離比重和入選粒度上限。重液浮沉試驗綜合指標見表2。表2重液浮沉試驗綜合指標%

從重液浮沉試驗結果可知,當分選比重為2.80時,拋廢產率可達27.29%,尾礦中Pb、Zn的品位分別為0.038%、0.087%,Pb、Zn金屬損失率僅為0.86%、1.33%,說明該