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广泛用于稀有金属（钨、锡、钛、锆、铌、钽等）、贵金属（金、铂等）、黑色金属矿石以及煤炭的选别。

也可用于有色金属预选作业以及非金属矿石的加工。

重选中的按粒度分选过程（如分级、脱水等）几乎在一切选矿厂都是不可缺少的作业。

第二节重选的基本原理

松散是分层的条件，分层是分离的基础。

沉降是最基本的运动形式。

松散可以看作矿粒在上升介质流中沉降的一种特殊形式。

一、矿粒在介质中的沉降

自由沉降：

单个颗粒在无限宽广的介质中的沉降，称为自由沉降。

干扰沉降：

矿粒群成群地在有限介质中的沉降，称为干扰沉降。

1.矿粒在介质中的所受重力

颗粒在介质的运动形式主要有静止、上升、下降三种。

矿粒介质中的重力：

或

故：

式中:

G——空气中的重力，

P——浮力，

V——矿粒的体积，m3；

δ——矿粒的密度，k/m3；

ρ——介质的密度，kg/m3，

g——重力加速度，m/s2；

m——矿粒的质量，kg。

g0——矿粒在介质中的加速度,m/s2

G0是矿粒在介质中所受的重力，从式（2－1）中可以看出，它等于矿粒的质量m与加速度（δ-ρ）g/δ的乘积。

后者为矿粒在介质中的重力加速度，以符号“g0”表示.

由上式可知:

g0大小、方向与δ、ρ有关，与粒度、形状无关。

δ>

ρ时，颗粒下沉；

δ<

ρ时，颗粒上浮；

δ=ρ时，颗粒悬浮。

2.矿粒在介质中运动时所受的阻力：

定义：

矿粒在介质中运动，当它与周围其它物体（流体介质、固体颗粒、容器器壁等）出现相对运动的时候，周围物体给予矿粒的作用力，称为矿粒在介质中运动时所受的阻力。

在重力选矿过程中，矿粒运动时所受阻力的来源：

一是分选介质作用在矿粒上的阻力，称为介质阻力。

一是矿粒与其它周围物体以及器壁间的摩擦、碰撞而产生的阻力，称机械阻力。

3.介质阻力的本质：

介质阻力定义：

矿粒在介质中运动时，由于介质质点间内聚力的作用，最终表现为阻滞矿粒运动的作用力，这种作用力叫介质阻力。

介质阻力始终与矿粒相对于介质的运动速度方向相反。

介质阻力的分类：

由于介质的惯性，使运动矿粒前后介质的流动状态和动压力不同，这种因压力差所引起的阻力，称为压差阻力。

由于介质的粘性，使介质分子与矿粒表面存在粘性摩擦力，这种因粘性摩擦力所致的阻力，称为摩擦阻力。

4.矿粒在静止介质中的沉降运动规律：

（1）沉降初期，速度小，阻力小，作加速沉降运动；

（2）随着沉降速度加大，介质阻力增加，加速度减小，直至为零。

（3）加速度为零时，沉降速度达到最大值，作用在矿粒上的重力G0与阻力R平衡，矿粒等速度沉降。

（4）我们称该速度为矿粒的自由沉降末速。

在一定的介质中，若矿粒的尺寸和密度越大，则沉降末速也越大。

相同尺寸时，密度大者，具有较大沉降末速。

相同密度时，尺寸大者，具有较大的沉降末速。

5.矿粒在介质中的干涉沉降

矿粒在干涉沉降时，不仅会受到介质阻力，而且还会受到周围矿粒和器壁所引起的机械阻力作用。

二、等降比

1.等降现象：

沉降过程中，往往存在某些粒度大、密度小的矿粒同粒度小、密度大的颗粒以相同的沉降速度沉降的现象。

这种现象，叫做等降现象。

2.等降粒：

密度和粒度不同但具有相同沉降速度的矿粒，称为等降颗粒（图）。

3.等降比：

等降颗粒中，小密度矿粒的粒度与大密度矿粒的粒度之比，称为等降比。

常以e0表示。

e0越大，可选的粒级范围越大，越易选。

重选时粒级愈窄，愈能减小粒度的影响，而使矿粒按比重选分愈精确，并能提高重选机械的生产能力，减少有用矿物在选分过程的泥化。

重选法根据作用原理不同分成几种选法？

图矿粒群在介质中的沉降

三、重选的可选性准则

重选的难易程度——用可选性指标A表示

A=（δ2-△）/（δ1-△）δ1、δ2——分别为轻重矿物的密度；

△——介质的密度

反映按密度分选的难易程度，A越大，越易选。

A＞2.5极易选

A=2.5～1.75易选

A=1.75～1.5可选

A=1.5～1.25难选

A＜1.25很难选

四、重选的类型及共同点

1.重选类型：

根据作用原理的不同可以分为：

水力或风力分级、洗矿、重介质选矿、跳汰选矿、溜槽选矿、摇床选矿。

2.各类重选的共同点：

（1）入选物料都具有密度和粒度差异；

（2）选矿过程是在运动介质中进行；

（3）物料在重力、流体动力和其它机械力的综合作用下经历：

松散→分层→搬运→分离的过程。

不论何种方法，都特别适于处理具有一定比重差的粗物料，处理细粒时选分效率通常均较低。

第三节水力分级和洗矿

一、水力分级：

1.定义：

水力分级是根据矿粒在运动介质中沉降速度的不同，将粒度级别较宽的矿粒群，分成若干窄粒度级别产物的过程。

2.水力分级原理：

水力分级是矿粒在水中按沉降速度差，将粒度范围宽的混合粒群，分为若干粒度范围窄的粒群。

而分级过程是按它们在水中的不同运动速度进行分级，所以水力分级时不仅按粒度，同时也按比重进行分级。

沉降速度小于上升水流速度的矿粒将被水流冲走，成为溢流；

沉降速度大于上升水流速度的矿粒将下沉，成为沉砂。

3.分级过程

分级过程的示意图见图，沉降末速大于上升介质流速的矿粒下沉到分级设备的底部，作为沉砂或底流排出;

沉降末速小于上升介质流速的细粒级产物从上端溢出，成为溢流。

如果要得到多个粒级产物，则可将溢流（或沉砂）在依次减小（或增大）的上升水流中继续进行分级。

颗粒在垂直介质流及水平介质流中分级示意图

（a）垂直上升介质流；

（b）在接近水平的介质流

在接近水平流中进行分级时，最粗的颗粒较早地沉降下来，中等及细粒级的颗粒依次沉降下来，故在各分级室可得到不同粒度的沉砂，如图2-3-1（b）所示。

最细粒级由分级室末端溢出。

在回转流中，颗粒根据径向速度差分离。

介质的向心运动速度是决定分级粒度的基本因素。

4.水力分级设备

水力分级设备都是利用矿粒在水介质中沉降速度的不同，在重力场或离心力场中完成分级过程的。

在选煤厂中水力分级主要用在煤泥水的处理过程，包括沉淀、浓缩、脱水，属于选煤工艺过程中的辅助作业。

在金属选矿厂中，水力分级是用于对人选原料进行分级，以获得几个窄级别物料，分别给入重选设备中进行分级选矿，或用于重选厂原矿准备。

5.水力分级在选矿中的应用

1）与磨矿作业构成闭路作业，及时分出合格粒度产物，以减少过磨。

2）在某些重选作业（如摇床选、溜槽选等）之前，作为准备作业，对原料进行分级，分级后的产物，分别给入不同设备或在不同操作条件下进行分选。

此时分级产物的粒度特性将有助于进行离析分层。

3）对原矿或选后产物进行脱泥或脱水。

4）在实验室内，测定微细物料的粒度组成。

二、洗矿

洗矿是用来处理与粘土粘合在一起的矿石和有用矿物。

洗矿过程包括使粘土分散和使分离后的粘土物质与粒状物料分离的二个阶段。

2.作用：

1.碎解：

水力冲洗、浸泡、接卸搅拌、磨剥；

2.分离：

采用水力分级（粒度分级）

3.用途：

洗矿一般用于处理粘土质的铁矿石、锰矿石和含金、锡、钨、铂以及其它有用砂矿。

也用于处理建筑用的砂石和陶土原料。

在金属选矿厂，洗矿一般作为准备作业，例如跳汰、手选或破碎前的洗矿。

4.设备：

常用的洗矿设备有溜槽、平面洗矿筛、筒形洗矿机和槽形洗矿机。

我国生产的CXK—160×

763槽型洗矿机其机体规格为7630×

1600毫米（槽内长×

内宽）。

使用效果较好，当给矿粒度小于75毫米时，对于易洗矿石生产能力可达70吨/时。

第四节跳汰选矿

一、概述

跳汰选矿是利用强迫振动造成的垂直交变介质流使矿粒群松散，从而达到按密度分层和分离的重选过程。

（水力跳汰、风力跳汰、重介质跳汰）。

跳汰是较重要的重选法之一，广泛地应用于粗物料选分。

跳汰过程的实质是使不同比重的矿粒混合物在垂直运动的变速介质（水或空气）流中，按比重分层。

比重小的矿粒位于上层，比重大的矿粒位于下层，然后再借助机械的作用和水流的作用将其分成比重不同的产物，分别排出。

图矿粒在跳汰时的分层过程

（a）分层前物料混杂堆积；

（b）上升水力将床层托起；

（c）颗粒在水流中沉降分层；

（d）水流下降，床层密集，重矿物进入底层

◆跳汰机中水流运动的速度及方向是周期变化的，这样的水流称作脉动水流。

◆脉动水每完成一个周期变化循环，叫做一个跳汰周期。

◆在一个周期内，表示水流速度与时间变化关系，叫做跳汰周期曲线。

◆水流在跳汰室中上下运动的最大位移，称作水流冲程。

◆水流每分钟循环的次数称为冲次。

2.跳汰原理及过程

活塞跳汰机工作原理图

1-活塞室；

2-跳汰室；

3-筛板；

4-偏心轮；

5-连杆；

6-活塞；

7-进水管

第一阶段——水流加速上升时期或称上升初期

水流加速上升时期，水流运动的主要任务，是较快地将床层举起，使其占据一定高度，为床层进一步的充分分散与分层，创造一个空间条件。

第二阶段——水流减速上升时期或称上升末期

水流在整个上升期间，是使床层尽快扩展松散，并使松散状态持续一段时间，为按密度分层提供足够的空间和时间。

第三阶段——水流加速下降时期或称下落初期

在下降初期，应使水流加速度较小，t3时间宜长些为佳，即下降初期水流特点应是长而缓。

它既是按密度分层过程的延续，又是分层过程的补充。

第四阶段——水流减速下降时期或称下降末期

图正弦跳汰周期曲线

图上升水速大、作用时间长的不对称跳汰周期

合理的跳汰周期曲线应与被选物料性质相适应，使床层呈适宜的松散状态，颗粒主要借重力加速度差相对运动，这是选择跳汰周期曲线的基本原则。

矿石分选中，跳汰选矿是处理粗、中粒矿石的有效方法。

大量用于钨、锡、金及某些稀有金属矿石的分选，另外还用于分选铁、锰、煤以及非金属矿石等。

隔膜跳汰机主要处理粗浸染的矿石，选矿效率较高，我国多用于选别钨矿、锡矿等稀有金属矿粒度可达16毫米，最小粒度可达0.5毫米。

跳汰机

跳汰机为实现跳汰过程的选矿机械。

根据分选介质的不同，分为水力跳汰机和风力跳汰机两类。

水力跳汰机根据设备结构和水流运动方式不同又可分为

（1）活塞跳汰机

（2）隔膜跳汰机（3）空气脉动跳汰机（4）水力脉动跳汰机（5）动筛跳汰机。

金属选矿厂一般采用隔膜跳汰机进行选别。

其介质流为垂直交变水流。

隔膜跳汰机又可分为以下几类：

上（旁）动型隔膜跳汰机

下动型隔膜跳汰机

侧动型隔膜跳汰机

1-偏心传动机构；

2-隔膜；

3-角锥箱；

4-隔板；

5-跳汰室；

6-筛板；

7-隔膜室；

8-连杆

1-传动箱；

3-手轮；

4-筛下精矿排除管；

5-机架；

6-跳汰室；

7-楔形箱；

8-筛板

◆旁动隔膜跳汰机优点：

◆单位面积生产率大（比其他类型大2-3倍）；

◆水流均匀、床层平稳、筛上精矿容易排出；

◆传动机构和隔膜在上部，便于维修和管理；

◆冲程大、冲程系数（隔膜面积与筛板面积比值）大，处理粒级范围宽。

◆旁动隔膜跳汰机缺点：

◆有效面积小，台处理能力小，单位占地面积大。

◆矩形跳汰机优点：

◆结构简单、运行可靠、管理方便；

◆鼓动隔膜容易装卸和维修，使用寿命长；

◆传动机构密封，且安全、易调；

◆冲程及冲程系数大，且各室可单独调节，适合各种粒度级别物料分选；

◆选别指标好（处理量、回收率、耗水量）。

◆矩形跳汰机缺点：

◆筛上精矿排矿装置还不完善。

影响跳汰选分的因素有：

（1）冲程和冲次。

这是跳汰过程的重要因素，冲程和冲次决定了跳汰机中水流的速度、加速度和床层的松散状况。

冲程和冲次与选分物料的粒度、比重和床层的厚度有关。

选分粗粒物料宜用大冲程小冲次，选分细粒物料宜用小冲程大冲次。

（2）水量消耗。

跳汰机的水量消耗有两个方面，即从给矿端加入的筛上水和筛下补加水。

筛上水量越大，轻产物排出速度愈快，处理量也愈大，但分层不完全，轻产物中易混入比重较大的矿粒。

筛下补加水主要作用是增强上冲水流，使床层松散利于分选。

（3）床层厚度。

床层越厚，松散床层所需时间越长，分层的时间也就长。

当大比重颗粒与小比重颗粒的比重差大时，床层可薄些；

比重差小时床层可厚些。

床层厚时，重产物质量提高，轻产物质量降低。

床层薄时，重产物质量降低，轻产物质量提高。

同时影响跳汰选分过程的伊苏还有跳汰机筛面的面积、筛孔大小和形状、给料量大小和均匀程度如何。

第四节溜槽选矿

一、概述

溜槽选矿是利用矿粒在斜面运动水流中运动状态的差异进行选矿的一种重选方法。

理论基础基于矿粒在斜面水流中的运动规律。

目前分选粒度>

1mm物料的粗粒溜槽已经逐渐被其他方法代替，广泛采用的是处理1-0.074mm的矿砂溜槽和几十微米以下的矿泥溜槽。

二、溜槽选矿过程：

溜槽选矿是利用斜面水流的方法进行选分的过程。

将矿粒混合物给入倾角不大的斜槽内，一般为3—4°

，不超过6°

。

在水流的冲力、矿粒的重力和离心力以及摩擦力的作用下使矿粒按比重进行分层。

由于水流在槽中的速度分布是上层大，下层下故比重较大的矿粒集中在下层，受到较小的水流冲力及较大的槽底摩擦力，沿槽底缓慢向前运动，比重小的矿粒集中上层，被水流携带以较快的速度从槽内流出。

然后，按层分别截流即可得到比重不同的两种产物精矿和尾矿。

最上层为稀释表流层，只含微细的小密度矿粒；

该层浓度稀，流速最大，矿粒不能沉到底部，而是直接流出槽外作为尾矿。

最下层为沉积层，集中了大部分大密度矿粒；

该层浓度大，流速很小，甚至滞留于槽面不动，收集起来，即为精矿。

中部为浓缩悬浮层，介于上述两层之间，它在分选过程中起重要作用。

三、溜槽选矿设备

溜槽选矿设备种类很多：

粗粒溜槽（选别金、钨、锡等矿）、矿泥溜槽（铺面溜槽、均分槽）、皮带溜槽、扇形溜槽、圆锥选矿机、螺旋选矿机、螺旋溜槽、离心溜槽。

（一）螺旋选矿机

1.结构：

一种重力-离心力联合式的溜槽选矿机（图），由螺旋槽、机架、截料器、冲水管等主要部分组成。

螺旋选矿机

1-给矿槽；

2-洗涤水管；

3-螺旋槽；

4-连接槽段的凸缘；

5-精矿排出口；

6-排矿槽；

7-机架；

8-截料槽；

9-洗涤水阀

2.分选原理及过程

螺旋选矿机的选分原理如图所示。

当具有一定浓度的矿浆给入螺旋选矿机上部时，在重力和离心力的作用下，矿浆沿螺旋槽向下回转运动。

比重大的矿粒首先沉在槽底，比重小的矿粒在矿浆的上层流动。

沉在槽底的大比重矿粒，由于水流冲力小，而摩擦力大，因此沿槽运动速度小，受离心力也小，在运动过程中靠近槽的内缘。

在矿浆上层运动的小比重矿粒，由于上层水流速大，因此沿槽流动的速度大，受较大的离心力，所以靠近槽的外缘。

这样就可以在螺旋的不同位置上截取比重不同的矿粒，达到选分目的。

图溜槽横切面矿粒的分布

1.大密度细粒；

2.大密度粗粒；

3.小密度细粒；

4.小密度粗粒；

5.矿泥

图螺旋溜槽内上下层流运动轨迹

实线—上层液流运动轨迹，虚线—下层液流运动轨迹

3.影响螺旋选矿机的操作因素：

可调节的有给矿量、给矿浓度及冲洗水量。

其中给矿量与螺旋选矿机的直径、螺旋角、螺旋槽断面形状及原矿性质有关。

生产率随螺旋直径和螺旋角的增大而增大，原矿的粒度及其中重产物的粒度越细，含泥量越高，则生产率减小。

给矿浓度在精选时应比粗选时低，该种选矿机给矿浓度不高，一般在11—14%。

冲洗水也要适当控制，它的主要作用可以提高重产物的质量。

4.螺旋选矿机优缺点及应用

（1）优点是构造简单，操作维护容易，生产率高，适应性能大。

尤其是给矿量和给矿浓度在一定范围内发生变化时，对精矿质量和回收率的影响不太明显。

（2）缺点是设备磨损大、富矿比低。

对片状矿石选分效果不好。

螺旋选矿机主要是用来选分砂矿，如铁矿石、锡矿、钽铌矿等。

（3）该机一般用于粗选作业，也可以用来处理磁选和浮选尾矿，从中回收重矿物。

最适宜的处理矿石粒度上限为3—4毫米，下限0.07毫米。

（二）扇形溜槽

扇形溜槽的形状如图21所示。

它的给矿端较宽，愈接近排矿端截面愈缩小。

2.工作原理：

当固体含量占50—60%的矿浆由前面宽的一端进入溜槽，流向尖缩的排矿端。

由于溜槽的倾斜度不太大（一般15—18°

），但矿浆的浓度较大，可以得到很平稳的矿流、与其它溜槽一样，矿浆在流动过程中固体物料便按比重分层，最下层的重矿物与溜槽底面发生摩擦，因而流动的速度很缓慢，而上面几层矿物由于较轻，所以随水流动速度很快。

随着溜槽的逐渐尖缩，所形成的液流层便垂直地分开，其结果是速度差越来越大。

由于各层矿浆排出速度不同，在排矿端便形成一个扇形，借助截板可以分成重产品，中矿和轻产品。

3.影响扇形溜槽因素：

操作因素：

1.给矿浓度（50％-70％）

2.溜槽坡度（13º

-25º

，常用16º

-20º

）

3.给矿量

影响溜槽选分过程的因素有：

1）给矿量的大小。

给矿量过大或过小都会降低选分指标，特别是过大时，对选分过程的破坏更为严重。

4.扇形溜槽特点及应用：

构造简单、轻便、造价便宜扇形溜槽与其他溜槽相比，具有溜槽坡度大、槽底不装挡板、矿浆浓度大、矿浆流速随溜槽尖缩而逐渐增大等特点。

应用：

扇形溜槽广泛用于处理品位低的砂矿，也处理细粒级铁矿石、钨矿石和锡矿石，但不如处理粗粒效果高。

（三）圆锥选矿机

1.结构：

圆锥选矿机是由扇形溜槽改进而成。

相当于由许多个扇形溜槽按圆锥面依次顺序排列并去掉槽帮而成。

2.特点：

◆圆锥选矿机消除了扇形溜槽的侧壁效应，因此大大提高了处理能力。

◆扇形溜槽及圆锥选矿机都具有结构简单，适应性强、处理量大、管理方便等优点。

是分选组分简单、易选低品位矿石的有效重选设备。

◆尤其适用于处理海滨砂矿。

处理粒度一般为＋0.037mm。

（四）皮带溜槽

皮带溜槽特点：

带面逆流运行，连续排矿，矿流薄而均匀，以及有洗涤水补充清洗作用等特点,富矿比高（5-6倍）。

处理－35＋10微米的细泥效果好。

广泛用于钨、锡矿泥的精选。

缺点:

处理能力低。

需保持给矿浓度恒定，一般需前置浓泥斗、搅拌槽等恒压给矿装置。

（五）离心选矿机

离心选矿是利用微细矿粒在离心力场中所受离心力大大超过重力，加速矿粒的沉降，扩大不同密度矿粒沉降速度的差别，从而强化分选的重选方法。

利用离心选矿法处理微细粒矿泥所用的主要设备就是离心选矿机，

1、离心选矿机的结构和分选过程

矿浆在相对于转鼓内壁流动过程中发生分层，进入底层的重矿物即附着在鼓壁上较少移动，而上层轻矿物则随矿浆流通过转鼓与底盘间的缝隙（约1.4mm）排出。

当重矿物沉积到一定的厚度时，停止给矿，由冲矿嘴给入高压水，冲洗下沉积的精矿。

图φ300×

600离心选矿机结构图

1-给矿斗；

2-冲矿嘴；

3-上给矿嘴；

4-转鼓；

5-底盘；

6-接矿槽；

7-防护罩；

8-分矿器；

9-皮膜阀；

10-三通阀；

11-机架；

12-电动机；

13-下给矿嘴；

14-洗涤水嘴；

15-电磁铁

◆

◆离心选矿机特点：

◆结构简单、运转可靠、选别指标高、生产能力大、选别粒度下限低。

◆缺点是间断作业、辅助设备复杂、适应性差。

◆离心选矿机处理粒度范围0.074－0.01mm。

广泛用于钨、锡矿泥的粗选作业。

■

第五节摇床选矿

利用机械摇动和斜面水流冲洗的联合作用使矿粒按密度分离的过程。

是选别细粒物料应用最广泛的重选法之一。

2.摇床工作过程：

由给水槽给入的冲洗水，铺满横向倾斜的床面，并形成均匀的斜面薄层水流。

当矿浆给入往复摇动的床面（其上复有格条或刻槽）时，矿粒在重力、水流冲力、床面摇动产生的惯性力，以及摩擦力等综合作用下，按密度松散分层。

同时，不同密度（或粒度）的矿粒以不同的速度，沿床面纵向和横向运动。

因此它们的合速度偏离摇动方向的角度亦不同。

最终，不同密度的矿粒在床面上呈扇形分布，从而达到分离

不同性质矿粒在床面上分离示意图

摇床上矿粒风带情况示意图

1-给矿端；

2-尾矿端；

3-传动端；

4-精矿端

二、摇床选矿的原理

摇床选矿过程中，物料的松散分层与运搬分带，直接受床面的纵向摇动作用及横向水流冲洗作用支配

床面的摇动，导致重矿物细颗粒钻过颗粒间隙，沉于最底层，这种作用称为析离。

析离分层是摇床选矿的重要特点，它使按密度分层更趋于完善。

分层的结果是，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。

矿粒在床面上既做横向运动，同时又做纵向摇动。

横向运动遵循（4-21）规律。

离析分层的结果，有利于增大不同密度矿粒的横向运动速度差。

即小密度的矿粒，其横向移动速度比大密度矿粒更大。

矿粒在床面纵向摇动，主要受到床面给予的惯性力及矿粒与床面间的摩擦力作用。

床面上的床条（或刻槽）不仅能增强水流脉动，增加床层松散，利于矿粒分层和离析，而且能清洗混杂在大密度矿层内的小密度矿粒，改善分选效果。

图摇床上矿粒析离分层结果示意图

图矿粒群在床条沟内分层示意图

三、摇床的结构及分类

摇床种类很多。

1.根据分选物料粒度可分为

矿砂摇床（>

0.2mm）

矿泥摇床（0.2-0.074mm）

2.从构造上来分，因床头结构、床面形式和支撑方式不同分为

（1）6-S摇床（偏心连杆式床头，衡阳式摇床）

（2）云锡式摇床（凸轮杠杆式床头，贵阳式摇床）

（3）弹簧摇床

（4）其它新型摇床，如悬挂式多层摇床、离心摇床等。