选矿学实验说明书.docx
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选矿学实验说明书
材料科学与工程学院
《选矿实验》
实验指导书
适用专业：
矿物加工工程
路阳编写
河南理工大学
二〇〇八年九月
前言
本书为《选矿实验》课程指导书，主要为矿物加工选矿工艺所涉及的实验进行指导。
作为矿物加工工程专业《选矿学》实践教学的主要部分。
本书为矿物加工专业实验用书，也可以作为矿物加工本科论文实验指导书。
本书为自行编写是指导书，存在许多不足，请批评指正。
细粒矿物粒度组成筛分分析…………………………………………………………3
矿物粒群密度组成与重选可选性分析………………………………………………6
浮选分步释放试验…………………………………………………………………11
浮选综合实验………………………………………………………………………15
矿物形态硫测定……………………………………………………………………18
重选设计实验………………………………………………………………………22
浮选柱分选实验……………………………………………………………………25
磁选实验……………………………………………………………………………28
细粒物料摇床分选实验……………………………………………………………31
高梯度磁选机磁选实验……………………………………………………………35
矿物材料接触角测定………………………………………………………………39
异类粒群悬浮分层的规律研究……………………………………………………42
实验一细粒矿物粒度组成筛分分析
实验类型：
演示实验学时：
4实验要求：
必做
一、实验目的
学习使用振筛机（振筛仪）对松散细粒物料进行干法筛分的方法；学习筛分数据的处理及分析方法，分析物料的粒度分布特性；学习、训练利用筛分试验结果进行数学分析及粒度特性曲线分析。
二、实验内容
利用振筛机对矿物进行筛分分析，利用筛分试验结果进行数学分析及粒度特性曲线分析。
三、仪器设备
1.标准振筛机2台；
2.天平1台；
3.标准套筛1套；
4.毛刷1个。
四、所需耗材
1.试样5公斤；
2.试样袋若干。
五、实验原理、方法和手段
松散物料的筛分过程主要包括两个阶段：
1.易于穿过筛孔的颗粒穿过不能穿过筛孔的颗粒所组成的物料层到达筛面；
2.易于穿过筛孔的颗粒透过筛孔。
要实现上述这两个阶段，物料在筛面上应具有适当的相对运动，一方面使筛面上的物料层处于松散状态，物料层将按粒度分层，大颗粒位于上层，小颗粒位于下层，易于到达筛面，并透过筛孔；另一方面，物料和筛子的运动都促使堵在筛孔上的颗粒脱离筛面，有利于其它颗粒透过筛孔。
松散物料中粒度比筛孔尺寸小得多的颗粒在筛分开始后，很快透过筛孔落到筛下产物中，粒度与筛孔尺寸愈接近的颗粒（难筛粒），透过筛孔所需的时间愈长。
一般，筛孔尺寸与筛下产品最大粒度具有如下关系
（1-1）
式中d最大——筛下产品最大粒度，mm；
D——筛孔尺寸，mm；
K——形状系数。
K值表
孔形
圆形
方形
长方形
K值
0.7
0.9
1.2~1.7
通常用筛分效率E来衡量筛分效果，其表示如下：
（1-2）
式中E——筛分效率，％；
——入料中小于规定粒度的细粒含量，％；
——筛下物中小于规定粒度的细粒含量，％；
——筛上物中小于规定粒度的细粒含量，％。
六、实验步骤
（以煤泥干法筛分为例，湿法小筛分仅做演示）
1.学习设备操作规程，熟悉实验系统；
2.接通电源，打开振筛机电源开关，检查设备运行是否正常；确保实验过程的顺利进行及人机安全；
3.将烘干散体试样缩分并称取100g；
4.将所需筛孔的套筛按顺序（从上到下筛孔依次减小）组合好，将试样倒入套筛；
5.把套筛置于振筛机上，固定好；开动机器，每隔5min停下机器，用手筛检查一次。
检查时，依次由上至下取下筛子放在搪瓷盘上用手筛，手筛1分钟，筛下物的重量不超过筛上物重量的1％，即为筛净。
筛下物倒入下一粒级中，各粒级都依次进行检查；
6.筛完后，逐级称重、记录，将各粒级产物缩制成化验样，装入试样袋送往化验室进行必要的分析；
7.关闭总电源，整理仪器及实验场所；
8.实验指导教师进行湿法筛分过程演示及注意事项讲解。
七、实验结果处理
1.将试验数据和计算结果按规定填入散体物料筛分试验结果表中。
2.误差分析：
筛分前试样重量与筛分后各粒级产物重量之和的差值，不得超过筛分前煤样重量的2.5％，否则试验应重新进行；
3.计算各粒级产物的产率，%；
4.绘制粒度特性曲线：
直角坐标（累积产率或各粒级产率为纵坐标，粒度为横坐标）、半对数坐标法（累积产率为纵坐标，粒度的对数为横坐标）、全对数法坐标法（累积产率的对数为纵坐标，粒度的对数为横坐标）；
5.分析试样的粒度分布特性；
6.编写实验报告。
表1、松散物料筛分试验结果记录表
试样名称______试样粒度______毫米试样重量____克
试样来源______试样其它指标：
试验日期_____
粒度
重量
g
产率
%
正累积
%
负累积
%
mm
网目
+0.500
0.500~0.250
0.250~0.125
0.125~0.074
0.074~0.045
-0.045
合计
误差分析
试验人员：
日期：
指导教师：
八、实验注意事项
1.振筛机使用前要加机油。
九、预习与思考题
1.影响筛分效果的因素有哪些？
湿法与干法筛分的效率有何差别？
2.如何根据累积粒度特性曲线的几何形状对粒度组成特性进行大致的判断？
3.举出几种其它的微细物料粒度分析方法，并说明其基本原理和优缺点；
4.查阅文献，举出几种常用的超细粉体分级设备，简述其原理及特点；
十、实验报告要求
实验报告的格式形式应统一。
①封面应包括：
课程名称、实验序号、名称、专业、班级、姓名、同组实验者、实验时间。
②编写实验报告要规范，应包括：
实验名称、目的、内容、原理、设备及仪表（名称、规格、型号）、实验装置或连接示意图、实验步骤、实验记录、数据处理（或原理论证、或实验现象描述、或结构说明等）。
③实验报告应附有实验原始记录。
实验二矿物粒群密度组成与重选可选性分析
实验类型：
综合实验学时：
4实验要求：
必做
一、实验目的
学习粒群密度组成测定的基本原理与方法；了解浮沉液的配制方法；学习浮沉数据的处理与重选可选性曲线的绘制、分析方法。
二、实验内容
学习密度液配置方法，对矿物进行大浮沉实验，利用浮沉实验结果绘制重选可选性曲线。
三、仪器设备
1.密度计（1套）；
2.台秤（1公斤）；
3.大浮沉器具（1套）；
4.小浮沉器具（1套）；
5.天平（1套）；
6.中号试样盘（盆）若干。
2.-0.5毫米煤泥60克；
3.，滤纸若干；
4.氯化锌、四氯化碳、苯、三溴甲烷等基本材料。
四、所需耗材
1.6－3mm级浮沉试样4公斤；
2.滤纸若干；
3.氯化锌、四氯化碳、苯、三溴甲烷个6瓶。
4.手套2副。
五、实验原理、方法和手段
当散体物料置于一定密度的重液中时，根据阿基米德定律，密度大于重液密度的颗粒将下沉（沉物），密度小于重液的颗粒则上浮（浮物），密度与重液密度逼近或相同的颗粒处于悬浮状态。
对重力选矿来说，矿石密度与矿石品位之间具有很强的相关性，这也是采用重力分选获得较高品位（质量）矿物产品的依据。
根据上述原理，使用特制的工具在不同密度的重液中捞起不同密度物料的试验即为浮沉试验。
浮沉实验根据所处理的粒度范围分为小浮沉和大浮沉。
对重力选矿来说，矿样可按下列密度分成不同密度级：
1.30、1.40、1.50、1.60、1.70、1.80、2.00kg/L….。
重液密度可依据下式计算（密度瓶法）：
式中
G1——空密度瓶重量，kg；
G2——注水后密度瓶与水的总重量，kg；
G3——注满待测重液时密度瓶和待测重液的总重量，kg；
——待测重液的密度，kg/L；
w——水的密度（取1），kg/L。
也可用密度计（图1）直接测量。
六、实验步骤
（以测定煤炭密度组成的大浮沉为例，小浮沉由实验员演示）
1.重液配置
煤炭浮沉试验常用氯化锌配制重液，其优点是易溶于水、易配制、价廉等，缺点是腐蚀性较大。
配制各种密度的氯化锌重液可参考表1进行，并用密度计反复测量，使重液密度准确到0.003kg/L。
2.将已配制的重液装入重液桶并按密度大小顺序排列，桶中重液的液面高度不低于350mm。
最低密度重液分别装入两个重液桶，一个作浮沉试验用，另一个作为缓冲液（考虑为什么？
）。
表1、重液配制表
药剂
水、氯化锌
四氯化碳、苯
四氯化碳、三溴甲烷
重液密度
水溶液中氯化锌重量百分比
四氯化碳和苯
体积，%
四氯化碳和三溴甲烷
体积，%
kg/L
%
四氯化碳
苯
四氯化碳
三溴甲烷
1.3
31
60
40
1.4
39
74
26
1.5
46
89
11
1.6
52
98
2
1.7
58
89
11
1.8
63
79
21
2.0
72
59
41
3.称4kg煤样放入网底桶内，用水洗净附着在煤块上的煤泥，滤去洗水后再进行浮沉试验。
收集冲洗出的煤泥水，用澄清法或过滤法回收煤泥，然后干燥称重，此煤泥称为浮沉煤泥。
表2、浮沉试验煤样重量与粒度级别的关系
煤样粒级mm
>100
100-50
50-25
25-13
13-6
6-3
3-0.5
<0.5
煤样最小重量kg
150
100
30
15
7.5
4
2
1
4.将网底桶（装有洗好的煤样）放入缓冲液中浸润一下，提起并斜放在桶边上滤尽重液，再放入做浮沉用的最低密度的重液桶内，用木棒轻轻搅动或将网底桶缓缓地上下移动，然后使其静止分层，分层时间不少于下列规定：
A．粒度大于25mm时，分层时间为1~2min；
B．最小粒度为3mm时，分层时间为2~3min；
C．最小粒度为1~0.5mm时，分层时间为3~5min。
5.小心地用捞勺按一定方向捞取浮物。
捞取深度不得超过100mm。
捞取时应注意勿使沉物搅起混入浮物中。
待大部分浮物捞出后，再用木棒搅动沉物，然后仍按上述方法捞取浮物，反复操作直到捞尽为止。
捞出的浮物倒入盘中，并做好标记。
6.把装有沉物的网底桶缓慢提起，斜放在桶边上滤尽重液，再放入下一个密度的重液桶中，用同样方法逐次按密度顺序进行。
直到该煤样全部试验完为止，最后将沉物倒入盘中。
7.各密度级产物分别滤去重液，用水冲尽产物上残存的重液（最好用热水冲洗）。
然后放入温度不高于100C的干燥箱内干燥，干燥后取出冷却，达到空气干燥状态再进行称重。
（1）浮沉试验所用重液是具有腐蚀的液体，在配制重液和进行试验过程中应避免与皮肤接触，要戴眼镜、穿胶鞋、围胶皮围裙等。
（2）在整个试验过程中应随时用密度计测量和调整重液的密度，保证重液密度值的准确。
（3）试验中注意回收氯化锌溶液。
（4）浮沉顺序一般是从低密度级向高密度级进行。
如果煤样中含有易泥化的矸石或高密度物含量多时，可先在最高密度重液内浮沉。
捞出的浮物仍按由低密度到高密度顺序进行浮沉。
8.小浮沉试验过程演示（实验员讲解、操作）。
七、实验结果处理
1.各密度级产物和煤泥烘干后分别称重，将数据记入表中；
2.将各级产物和煤泥分别缩制成分析煤样，测定其灰分；当原煤硫分超过1.5％时，各密度级产物应测定全硫。
表3、浮沉试验报告表
浮沉试验编号：
试验日期：
年月日
煤样粒级：
mm煤样灰分：
％
全硫：
％煤样重量：
kg
密度级
kg/L
重量
kg
产率
质量
浮物累积
沉物累积
+0.1含量
%
占本级%
占全样%
灰分%
硫分%
产率%
灰分%
产率%
灰分%
<1.3
1.3~1.4
1.4~1.5
1.5~1.6
1.6~1.7
1.7~1.8
1.8~2.0
>2.0
合计
煤泥
总计
试验人员：
时间：
指导教师：
1.误差分析：
1）数量误差分析：
浮沉试验前空气干燥状态的煤样，重量与浮沉试验后各密度级产物的空气干燥状态重量之和的差值，不得超过浮沉试验前煤样重量的2％，否则该试验应重新进行。
2）质量指标误差分析（不同对象对应有不同的要求，具体请参考有关标准）。
2.绘制可选性曲线：
说明每条曲线的物理意义及使用方法（+0.1注意扣矸）；
八、实验注意事项
重液有毒性，配置重液时注意防护，带手套。
九、预习与思考题
1.小浮沉使用离心机的目的是什么？
举例说明离心分离在固液分离领域的其它应用。
2.浮沉试验在重选生产实践中有哪些作用？
3.查阅文献，加强对理论分选密度、实际分选密度、错配物、分配率、+0.1含量等概念的理解。
4.设计：
设计一套考察某重选（重介旋流器、跳汰机等）设备分选效率的实验方案，绘制工作流程图，给出各环节的注意事项。
十、实验报告要求
实验报告的格式形式应统一。
①封面应包括：
课程名称、实验序号、名称、专业、班级、姓名、同组实验者、实验时间。
②编写实验报告要规范，应包括：
实验名称、目的、内容、原理、设备及仪表（名称、规格、型号）、实验装置或连接示意图、实验步骤、实验记录、数据处理（或原理论证、或实验现象描述、或结构说明等）。
③实验报告应附有实验原始记录。
实验三浮选分步释放试验
实验类型：
验证实验学时：
4实验要求：
必做
一、实验目的
（1）通过分步释放试验，了解待测煤泥试样中，不同可浮性物料的数、质量分布规
律，建立实验室浮选的相对理论指标。
（2）掌握分步释放试验方法和整理试验结果的方法。
（3）学习设计评价浮选效果试验的标准方法。
二、实验内容
利用实验室用浮选机对煤泥进行分布释放实验，并对分布释放实验结果进行分析，并评价浮选实验效果。
三、仪器设备
1.1.0L实验室用浮选机1台；
2. 微量注射器2支；
3. 可控温烘箱1台；
4. 瓷盆4个；
四、所需耗材
1. 入浮试样1公斤；
2. 浮选药剂适量（具体视试样种类而定）。
3.试样袋若干。
五、实验原理、方法和手段
矿物表面物理化学性质-疏水性差异是矿物浮选基础，表面疏水性不同的颗粒其亲气性不同。
通过适当的途径改变或强化矿浆中目的矿物与非目的矿物之间表面疏水性差异，以气泡作为分选、分离载体的分选过程即浮选。
浮选过程一般包括以下几个过程：
矿浆准备与调浆：
即借助某些药剂的选择性吸附，增加矿物的疏水性与非目的矿物的亲水性。
一般通过添加目的矿物捕受剂或非目的矿物抑制剂来实现；有时还需要调节矿浆的PH值、温度等其它性质，为后续的分选提供对象和有利条件；
形成气泡：
气泡的产生往往通过向添加有适量起泡剂的矿浆中充气来实现，形成颗粒分选所需的气液界面和分离载体；
气泡的矿化：
矿浆中的疏水性颗粒与气泡发生碰撞、附着，形成矿化气泡；
形成矿化泡末层、分离：
矿化气泡上升到矿浆的表面，形成矿化泡末层，并通过适当的方式刮出后即为泡末精矿，而亲水性的颗粒则保留在矿浆中成为尾矿。
六、实验步骤
1．试验过程
分步释放试验，是采用一次粗选多次精选的浮选原则流程。
粗选是在药剂稍微过量的条件下进行、尽量将可浮的煤粒回收到粗选精煤泡沫产物中。
每次精选都不加任何药剂，仅补加自来水稀释调浆，随着精选次数的增多，矿浆浓度逐渐降低，矿浆中药剂的浓度也逐渐下降，导致实际可浮性越好（一般灰分也越低）的煤粒，被选入精选最后的产物中。
其试验过程按MT一144—86规定如图7—31—1所示。
2．试验步骤
1）粗选
本试验采用可浮性试验所确定的最佳工艺条件进行粗选。
预先按本试验规定的煤样量称量煤样（称准到0.1g），将捕收剂和起泡剂分别吸入不同的注射器，调试浮选机使其转数和充气量达到规定值。
粗选根据图7—31—1粗选操作程序（药剂置换为可浮性试验确定的最佳药剂）调浆，调浆完毕，打开气阀10s，即开始粗选刮泡；同时控制清水补加量，保持矿浆面恒定，后期用洗瓶将粘在浮选槽壁上的煤粒洗置煤浆中，直至粗选结束，关闭气阀，记录粗选时间。
产品收集。
将粘在刮泡板及浮选机槽溢流唇上的煤粒，冲洗到粗选精煤产物中，供精选用试料。
粘在浮选机槽底及叶轮盖板上的煤粒，清洗到尾煤产物。
然后向浮选槽加水，并开动浮选机进行清洗，直至浮选槽干净为止。
2）精选
按图7—31—1粗选操作程序，分别对粗选精煤及后续各次精选产物依次进行精选。
每次精选均采取先关闭浮选机气阀，在机槽内加入少许自来水，将粗选精煤（或上次精选精煤）泡沫产物全部到入浮选槽中，加水使煤浆液面低于机槽第二标线约15mm，开动浮选机搅拌30s进行调浆，打开气阀，迅速补水使煤浆液面达浮选机槽第二标线，同时开始刮泡，直至精选终点，关闭气阀，记录精选时间。
各次精选的精煤泡沫和精选尾煤产品收集方法与收集粗选产品相同。
3）产品处理
将分部释放浮选试验各产物，按图7—31—1各产物相应编号，分别依次过滤、干燥、称量、制样和化验。
4）平行试验（选做）
按上述
（1）、
（2）、（3）的试验条件和步骤重复2次。
七、实验结果处理
（1）根据本试验学生自己绘制分步释放浮选试验流程图，并注明产品编号。
按下表格式记录整理分步释放浮选试验原始数据。
（2）按下列允许误差要求审核试验数据
A、分步释放浮选试验前试样重量与产物累计重量的误差不得超过2％
B、分步释放浮选试验入料灰分与产物加权平均灰分的误差：
当入料灰分小于20％时，相对误差不超过5％，当入料灰分大于20％时，绝对误差不超过1％。
（3）根据分布释放试验结果，绘制煤泥可浮性累计产率――灰分曲线即可浮性曲线。
分布释放浮选曲线图
β－精煤产率－灰分曲线；υ－尾煤产率－灰分曲线；n－分选次数－精煤产率曲线。
八、实验注意事项
（1）在多次精选过程中，应特别重视清洗和过滤工序，严防试样损失。
要求将清
用水量控制到最低，同时又要把设备、器具清洗干净。
过滤时，要使滤饼面积为最小。
（2）考虑多次精选会造成试料损失超差，当待测煤样的粗选精煤泡珠量较少（由
粗选浓度偏低或粗选精煤产率偏低造成的）时，可将粗选重复2至3次，然后将粗选精
煤泡沫和粗选尾煤浆分别集中收集，集中后的粗选精煤泡沫产品再进行精选。
九、预习与思考题
1、何谓煤泥的实际可浮性？
为什么一次粗选多次精选的流程可以分离出实际可浮性不同的产品？
2、煤泥可浮性曲线与煤泥可浮性的浮物曲线有何区别？
怎样用它们评价浮选效果？
如何解释？
十、实验报告要求
实验报告的格式形式应统一。
①封面应包括：
课程名称、实验序号、名称、专业、班级、姓名、同组实验者、实验时间。
②编写实验报告要规范，应包括：
实验名称、目的、内容、原理、设备及仪表（名称、规格、型号）、实验装置或连接示意图、实验步骤、实验记录、数据处理（或原理论证、或实验现象描述、或结构说明等）。
③实验报告应附有实验原始记录。
实验四浮选综合实验
实验类型：
综合实验学时：
5实验要求：
选修
一、实验目的
了解浮选实验装置的结构、原理及操作过程，学习浮选实验的基本操作过程。
观察、分析浮选过程的现象。
二、实验内容
了解浮选中药剂制度、充气量、搅拌强度、浮选时间等因素的影响，设计各因素下的最优条件并得到各因素的最优水平。
三、仪器设备
1.1.0L实验室用浮选机1台；
5.微量注射器2支；
6.可控温烘箱1台；
7.瓷盆4个；
8.洗瓶2个。
四、所需耗材
1.入浮试样1公斤；
2.浮选药剂适量（具体视试样种类而定）；
3.定量滤纸若干。
五、实验原理、方法和手段
矿物表面物理化学性质-疏水性差异是矿物浮选基础，表面疏水性不同的颗粒其亲气性不同。
通过适当的途径改变或强化矿浆中目的矿物与非目的矿物之间表面疏水性差异，以气泡作为分选、分离载体的分选过程即浮选。
浮选过程一般包括以下几个过程：
矿浆准备与调浆：
即借助某些药剂的选择性吸附，增加矿物的疏水性与非目的矿物的亲水性。
一般通过添加目的矿物捕受剂或非目的矿物抑制剂来实现；有时还需要调节矿浆的PH值、温度等其它性质，为后续的分选提供对象和有利条件；
形成气泡：
气泡的产生往往通过向添加有适量起泡剂的矿浆中充气来实现，形成颗粒分选所需的气液界面和分离载体；
气泡的矿化：
矿浆中的疏水性颗粒与气泡发生碰撞、附着，形成矿化气泡；
形成矿化泡末层、分离：
矿化气泡上升到矿浆的表面，形成矿化泡末层，并通过适当的方式刮出后即为泡末精矿，而亲水性的颗粒则保留在矿浆中成为尾矿。
六、实验步骤
1.学习操作规程、熟悉设备结构、了解操作要点；试运转，确保实验顺利进行和人机安全；
2.检查、清洗浮选槽并安装就位；
3.称取所需试样、计算药剂量；
4.将试样置入烧杯加少量水搅拌，使矿样充分润湿后全部加入浮选槽，并采用该烧杯向浮选槽加水至第一到刻度线；
5.关闭进气阀，开动搅拌机构开关；待矿浆搅拌均匀后，加水至第2道标线；
6.向矿浆中加入所需用量的捕收剂，搅拌2分钟；
7.向矿浆中加入所需用量的起泡剂，搅拌30秒后，打开充气开关向矿浆中充气；随即开启刮泡机构刮取泡末并全部接取；
8.随着浮选的进行，浮选槽中的液位会逐渐降低，为了保证均匀刮泡，需要用洗瓶不断补加清水，同时冲洗粘附在搅拌轴、槽壁上的颗粒。
清水补加量以不积压泡末、不刮水为准；
9.待无泡沫或泡沫基本为水泡后，关闭充气阀，停机。
边壁粘附的颗粒冲入槽中，溢流口及刮板上的颗粒冲入精矿；排出槽中尾矿；
10.将分选产品过滤、脱水；烘干（不超过105度）至恒重；冷却至室温后称重，并制样、分析化验。
11.清理实验设备、整理实验场所；
12.试验数据处理与实验报告
七、实验结果处理
将试验数据记录于下表（以煤泥浮选为例）
实验条件
入料浓度
g/l
起泡剂g/t
捕收剂g/t
充气量m3/m2.min
主轴转速r/min
分选结果
产品
重量
产率%
灰分%
精矿
尾矿
合计
误差
八、实验注意事项
严格根据指导教师要求操作浮选机。
注意观察浮选过程中的气泡变化。
九、预习与思考题
1.
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