矿物加工.docx

矿物加工.docx

《矿物加工.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矿物加工.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

矿物加工

一、概念

矿物加工：

矿物加工是利用矿物的物理化学性质的差异，借助各种分离、加工的手段和方法将矿石中有用矿物和脉石分离，达到有用矿物相对富集并进行其加工和利用的方法。

矿石品位：

指产品中金属或有用成分的质量与该产品质量之比，常用百分数表示。

通常α表示原矿品位；β表示精矿品位；γ表示尾矿品位

回收率：

指精矿中有用成分的质量与原矿中该有用成分质量之比。

回收率（%）=

破碎比：

在破碎过程中，入料粒度与产物粒度的比值。

通常由入料最大颗粒直径（

）与产物最大颗粒直径（

）的比值来确定，即

比磁化率：

物质的体积磁化率与其本身密度的比值，称为物质的比磁化率（系数），即：

χ＝κ／δ（m3/kg）

筛面开孔率：

筛孔面积与筛面面积的比值，即

相对粒度：

颗粒相对筛孔的粒度，d/L

上两式中，d—单个球形颗粒直径

L—方形筛孔的边长

a—筛丝直径

粒度组成：

将物料群分成若干粗细不同的级别，并指明各粒级占物料群总量的质量百分率。

解离度：

矿石中呈单体的矿物占该矿物总量的百分数。

磁化强度：

表征磁介质磁化程度的物理量，M=ΚB/μ=ΚH，式中，称为物质的体积磁化率，无因次。

矫顽力：

消除剩磁所Jr所施加的退磁场强度称为矫顽力，用Hc表示。

摩擦电选：

摩擦电选是利用两种矿物相互接触、摩擦、碰撞，或使之与某种材料做成的给矿槽摩擦，产生大小不同而符号相反的电荷，然后给入到高压电场中，由于矿粒带电符号不同，产生运动轨迹也明显不同，从而把两种矿物分开。

磁滞回线：

当磁场强度H在正负两个方向上往复变化时，材料的磁化过程所形成的闭合曲线叫做磁滞回线。

如果曲线两端都达到饱和，所得回线就叫做饱和磁滞回线。

二、填空题

1、矿物的形态是指矿物的单体及同种矿物集合体的形状特点。

矿物的形态主要取决于矿物的化学成分和内部结构，是矿物的重要外表特征之一。

2、散状物料筛分分为两个阶段：

一是小于筛孔尺寸的颗粒通过粗颗粒所组成的物料层到达筛面，简称穿层；二是细颗粒透过筛孔成为筛下物，简称透筛。

3、矿物在电场中带电方式有：

传导带电、感应带电、电晕电场中带电、复合电场中带电和摩擦带电。

4、破碎中对硬物料采用折断配合冲击的方式，对软物料采用劈裂与冲击的方式。

5、磁选设备特性参数中，剩余磁感应强度Br表征提供永磁体磁感应强度的能力，矫顽力Hc值表征保持磁感应强度不衰减的能力。

6、扫选目的是提高矿物回收率，精选目的是提高矿物品位。

7、形成矿物的地质作用根据作用的性质和能量来源的不同分为内生作用、外生作用及变质作用。

8、筛分中透筛概率与开孔率成正比，与相对粒度成反比。

9、破碎物料所消耗的功分为两部分，一部分使被破碎的物料变形，并以热的形式散失于周围空间；另一部分则用于形成新表面，变成固体的自由表面能。

10、磨碎过程中，介质的运动形式有泻落式运动、抛落式运动和离心式运动。

11、电选机中电场的形式有三种：

静电场、电晕电场和复合电场。

12、磁选设备作用在磁性物料上的磁场力大小取决于颗粒本身的磁性和磁选设备的本身磁场大小。

13、矿石破碎难易程度取决于矿石的结构特性和矿物的结晶形态。

14、机械能破碎的五种基本方式：

挤压破碎、劈裂破碎、折断破碎、研磨破碎、冲击破碎。

15、从磁畴在磁化过程中的变化规律看，在磁化前期，以磁畴壁移动为主，后期以磁畴转动为主。

磁畴壁移动所需的能量较小，磁畴转动所需的能量较大。

三、简答题

1.什么叫解离度？

其方式有几种?

在矿物加工中有什么作用？

答：

（1）解离度是指矿石中呈单体的矿物占该矿物总量的百分数。

（2）解离方式有粒间解离和穿粒解离。

（3）兼含有用矿物和脉石的颗粒称之为连生颗粒或中矿颗粒，矿物加工中遇到的许多困难均与此类颗粒的处理有关。

分选的前提是要有用矿物与脉石分别存在于不同的单体中。

破碎和磨矿作业用来使矿物聚合体解离，为分选做好准备工作，同时也为提高分选精矿品质做了准备。

2.矿物加工常用破碎机有哪几种？

举一列说明其结构，工作原理和使用条件。

答：

破碎机可按工作原理和结构特征划分为：

鄂式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机和冲击式破碎机

辊式破碎机的工作部分是两个相对回转的辊子。

辊子表面可以带齿牙，称为齿辊式破碎机。

选煤厂常采用齿辊式破碎机，它以劈裂破碎为主兼有挤压折断破碎。

　齿辊式破碎机的工作原理如图所示:

双齿辊破碎机由两个相对回转的齿辊组成；单齿辊破碎机由一个旋转的齿辊

和一个弧形的破碎板组成。

只有当破碎原料的粒度很大时，才采用单齿辊破碎机，否则宜采用双齿辊破碎机。

通常齿辊式破碎机的破碎比可达10～15。

3.什么是筛分效率？

试推导其总筛分效率公式

答：

筛分效率是评价筛分过程进行的完全程度的技术指标，总筛分效率公式推导如下:

4、破碎理论有几种假说？

简述一种观点及其应用条件。

答：

面积假说

　破碎理论的面积假说是由德国学者P．R．雷廷格（P．R．Rittinger）于1867年提出的。

　雷廷格认为：

破碎过程是以减小物料颗粒尺寸为目的的，破碎过程将使物料的表面积不断增加。

为此，物料破碎时，外力所做的功用于产生新表面，即破碎功耗与破碎过程中物料新生成表面的面积成正比，或内力的单元功dA1与物料的破断面的面积增量dS成正比。

即：

　　　　　　dA1＝K1dS

（1）

，边长为D，如顺着一个面把它破碎开，则新生成表面的面积为S=D2，上式可写为；

dA1＝K1×dS=K1×dD2＝2K1DdD　　

（2）　

破碎Q立方米物料时所作的单元功为：

假设物料块的形状为立方体

（3）

设原矿和破碎产物的平均直径为Dpj和dpj。

将式（3）积分，即得破碎Q立方米物料时所需要的功。

式（4）的右边取负号。

因为外力功与内力功的绝对值相等，但符号相反。

　　　　　　（4）

由式（4）可知，当原矿的平均直径Dpj一定时，破碎功与破碎比减1之值成正比；如原矿的平均直径不同而破碎比相同，则破碎功与原矿的平均直径成反比。

实践证明，当破碎比一定时，原矿粒度越小，破碎所需的能量越大。

面积假说只能近似地计算破碎比很大时的破碎总功耗，也就是只能近似地用在磨矿机的磨矿中，因为它只考虑了生成新表面所需的功。

体积假说

　破碎的体积假说是由俄国学者吉尔皮切夫与德国学者基克（kick）提出的。

体积假说认为：

将几何形状相似的同类物料破碎成几何形状也相似的产品时，其破碎功耗与被破碎物料块的体积或质量成正比，或内力的单元功dA2与破碎物料块的变形体积的微量dV成正比。

即：

dA2＝K2dV＝K2dD3＝3K2D2dD（5）

破碎Q立方米物料时的单元功：

（6）

　破碎Q立方米物料所需之功：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（7）

由式（7）可见，根据体积假说，破碎功只与破碎比有关。

　体积假说只能近似地计算粗碎和中碎的破碎总功耗，因为它只考虑了变形。

裂缝假说

　　裂缝假说是由F．C．榜德（F．C．Bond）于1952年提出，它介于面积假说和体积假说之间的一种破碎理论。

裂缝假说认为破碎矿石时，外力首先使物料块产生变形，外力超过强度极限以后，物料块就产生裂缝而破碎成许多小块。

榜德提出的一个计算破碎功耗的公式为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　）　　　　　（8）

　Wi是理论上无限大的粒度破碎到80%可以通过100μm筛孔宽时所做的功，它在一定程度上表示物料粉碎的难易程度，即可碎性或可磨性。

榜德认为：

破碎物料时外力所做的功先是使物体变形，当变形超过一定限度后即产生裂缝，储存在物体内的变形能促使裂缝扩展并生成断面。

输入功的有用部分成为新生表面上的表面能，其它部分成为热损失。

因此，破所需的功，应考虑变形能和表面能两项，变形能和体积成正比，而表面能与表面积成正比。

因此，根据榜德所作的解释，将质量m的矿物从D破碎到d所需的功耗A3为：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（9）

榜德假说适用于破碎和磨碎。

　以上所介绍的三种破碎理论都有局限性和误差，都从某一个角度解释了破碎的某一阶段。

　面积假说只注意了新生表面积所需要的能量，而忽视了物料破碎前先出现变形和实际中物料又是非均质的。

　体积假说只考虑了破碎时的变形能，没有考虑到新生表面积的增加，同样具有片面性。

　裂缝假说是介于面积假说与体积假说之间，提出破碎功耗与D5/2成正比，但没有充足的理论根据，而且由于它是根据实际资料整理出的经验公式，所以具有一定的适用范围。

5、在振动筛中，筛面的振动形式有那几种？

对分层，透筛和筛分效果有何影响？

答：

在振动筛中，筛面的运动形式有圆振动、直线振动和椭圆振动

（1）圆振动形式:

能使物料充分松散，抗堵孔能力强，但筛上物料的抛射角大，输送能力小。

为提高输送能力，不得不加大筛面倾角，这使得筛分粒度不太严格，料层呈加速度输送，减少了接近筛孔尺寸的颗粒在筛面排料端透筛的机会。

（2）直线振动形式：

不能使物料充分松散和重新排列，故细粒物料不易接近筛面而透筛，已经堵塞筛孔的颗粒不易抛出，使筛分过程恶化。

但筛上物料的抛射角小，输送能力较大，筛面一般呈水平或接近水平安装，筛分粒度严格，料层呈匀速输送，有利于接近筛孔尺寸的颗粒透筛。

（3）椭圆振动形式:

筛面作椭圆运动，“轨迹长轴”是强化筛上物料输送的分量，“轨迹短轴”是促进物料松散的分量，因而兼有圆振动和直线振动的优点，并克服二者的缺点，故筛分质量较高。

6、分析矿物分离过程及其决定因素。

答：

（1）选矿的任务主要是根据矿物粒度或组成的不同对矿物颗粒进行分选。

将矿物颗粒在置于特定环境之中，并通过分选装置实现矿物的有效分离的目的。

在分选机中，向矿物颗粒施加适当的力，受该力作用的物料产生正响应，不受该力作用的物料产生负响应。

可利用的矿物特性主要包括粒度、形状、密度、磁化率、导电率以及表面特性。

（2）分选过程主要取决于三个因素：

矿物的特性，分选机的性能，以及生产对品位和回收率的要求。

7、为什么说随着粒度的减小，磁铁矿的比磁化率会减小，而矫顽力却增加？

答：

大粒度矿粒的磁性是由磁畴壁的移动和磁畴转动产生的，其中以磁畴壁移动为主。

随着粒度减小，每一个矿粒包含的磁畴减少，磁化时，磁畴壁的移动相对较少，磁畴转动逐渐起主导作用，当粒度减小到单磁畴状态时，就没有磁畴壁移动了，此时矿粒的磁性完全由磁畴转动产生。

磁畴转动所需的能量比磁畴壁移动所需的能量大得多，所以，随着粒度的减小，磁铁矿的磁化率减小，娇顽力增加。

（课本319页）

8、振动筛按筛面运动形式分为哪几种？

举例一说明其结构及工作原理。

答：

圆振动筛、直线振动筛、椭圆振动筛

以直线振动筛为例：

双轴惯性激振器由两个单轴惯性激振器组合而成。

当电机通过传动装置带动其中一根激振轴转动时，另一根激振轴也同步但异向转动。

两根激振轴所产生的离心惯性力在x-x方向上总是完全抵消；而在y-y方向上总是完全叠加，

Fx=0Fy=2mrω2cosωt

双轴惯性激振器所产生的合激振力的大小是按余弦规律变化的，其幅值为2mrω2；Fy的方向取决于激振器相对筛面的安装方位。

为了使筛箱只在y-y方向上振动，而不产生附加力矩，并且使其在平行于筛箱侧板的平面内摆动，y-y线必须穿过振动体的重心。

课本（27-28页）

9、球磨机工作参数有哪些？

简述转速与磨介对磨矿效果有何影响。

答：

（1）临界转速、钢球的提升高度、运转周期、干球的填充率、钢球的级配、功率、磨矿机的处理能力等。

（2）临界转速：

当磨矿机筒体的转速达到某一数值时，作用在研磨介质上的离心力等于研磨介质的重力在径向上的分力时，研磨介质开始随筒体一起回转，这时的磨矿机转速叫临界转速。

一般球磨机的转速率大约在76％～86％之间。

在粗磨时，由于机内物料粒度比较大，需要更多的冲击作用，此时球磨机的转速应当较快；在细磨阶段，球磨机内转速一般较低，这样有利于发挥研磨作用。

磨介：

A、研磨介质性质：

其它条件不变时，研磨介质密度越大，球磨

机的功耗和处理能力也越高。

一般选用钢球或者铸铁球作为球磨介质。

给矿中有粗细不等的各个粒度级别，就应配置不同直径的钢球，各种钢球的质量比例应与物料粒度特性相适应。

装一种钢球的磨矿效果不如装多种钢球的磨矿效果理想。

对粒度范围宽的一段磨矿，一般装6～7种钢球。

B、钢球的充填率：

装球过多时，中心部分钢球只能蠕动，不能有效工作。

球磨机中钢球的充填率一般为40-50%。

C、矿浆浓度：

球磨机的矿浆浓度，一般取其排矿浓度。

矿浆浓度对磨矿效果影响很大。

一般处理粒度粗、硬度大以及密度大的矿石，应用较浓的矿浆；处理粒度细、硬度小及密度小的矿石应用较稀的矿浆。

10、湿法介电分选的基本原理是什么？

答：

湿式介电分选机是在介电液体中进行的。

在介电液体中电场对介电矿粒产生的电场力为：

当εm＞εL时，F＞0，电极吸引矿粒；当εm＜εL时，F＜0，电极排斥矿粒。

只要选择的介电液体的介电常数介于两种矿物的介电常数之间，根据矿粉所受电场力方向的不同，就可将两种矿物分开。

四、问答题：

1.机械能破碎的几种方式是什么？

说明每一种方式的工作原理、特点以及适用矿物。

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。

这种方法大多用于脆性、坚硬物料的粗碎。

（2）劈裂破碎—用一个尖棱（或平面）和一个带有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。

劈裂的原因是由于劈裂平面上的拉应力达到或超过矿石拉伸强度极限。

由于矿石的拉伸强度极限比抗压强度极限小得多，因此，在其他条件相同的情况下，劈裂破碎比挤压破碎所需要的压力小。

适用于软物料。

（3）折断破碎—矿石受弯曲作用而破碎。

被破碎的矿石视为承受集中载荷的两支点梁，当矿石内的弯曲应力达到矿石的弯曲强度时，矿石即被折断。

适用于硬物料。

（4）研磨破碎—矿石与运动的工作面之间存在相对运动而受到一定的压力和剪切了作用。

当剪切应力达到矿石的剪切强度时，矿石即被粉碎。

研磨破碎多产生细粒，效率低、能耗大。

主要用于小物块的破碎。

（5）冲击破碎—物料受到足够大的瞬时冲击力而破碎，其破碎效率高，破碎比大，能耗少。

用于脆性物料的破碎。

2.筛分效率的定义是什么？

影响筛分效果的因素有哪些？

答：

（1）筛分效率是评价筛分过程进行的完全程度的技术指标。

（2）a．入料性质的影响：

①表面水分②含泥量③粒度特性④密度特性

b．筛子性能影响

1）筛面运动形式

在振动筛中，筛面的运动形式有圆振动、直线振动、椭圆振动几种形式。

1振动形式：

能使物料充分松散，抗堵孔能力强，但筛上物料的抛射角大，输送能力小。

为提高输送能力，不得不加大筛面倾角，这使得筛分粒度不太严格，料层呈加速度输送，减少了接近筛孔尺寸的颗粒在筛面排料端透筛的机会。

2直线振动形式：

不能使物料充分松散和重新排列，故细粒物料不易接近筛面而透筛，已经堵塞筛孔的颗粒不易抛出，使筛分过程恶化。

但筛上物料的抛射角小，输送能力较大，筛面一般呈水平或接近水平安装，筛分粒度严格，料层呈匀速输送，有利于接近筛孔尺寸的颗粒透筛。

3椭圆振动形式:

筛面作椭圆运动，“轨迹长轴”是强化筛上物料输送的分量，“轨迹短轴”是促进物料松散的分量，因而兼有圆振动和直线振动的优点，并克服二者的缺点，故筛分质量较高。

2）筛面结构参数

一般情况下，筛面宽度决定筛子的处理能力。

筛面越宽，处理能力越大，筛面长度决定筛子的筛分效率，筛面越长，效率就越高。

对于振动筛，增加宽度受到筛框结构强度的限制。

3）振幅和振次（频率）

筛面的振次和振幅是振动筛的主要动力学参数。

在筛分干燥物料时，采用高频小振幅，在筛分干燥粗物料或潮湿细物料时，采用低频大振幅。

c．操作条件的影响

对一定的筛子和筛分原料而言，操作条件是指给料的数量和质量。

3.论述矿物在复合电场中的带电机理，并分析矿粒在电场中受到的电场力和机械力。

说明YD型电选机的工作原理。

答：

所谓复合电场是指电晕电场与静电场组合的电场。

复合电极的形式一种是电晕电极在前，静电极在后；另一种则是电晕极与静电极混装在一起。

电晕极与静电极混装强化了静电场的作用，对导体加强了静电极的吸引力，对非导体加强了斥力，使之吸于鼓面。

YD型鼓筒式电选机与其他电选机的不同之处主要是电极结构，电晕电极不采用普通的镍镉电阻丝，而是采用厚度仅为0.1mm的薄钢片，也称为刀片电极，安装7片刀片电极。

对电选效果有影响的电场力主要有库伦力、镜面吸力，机械力主要有离心力和重力。

1）库伦力：

矿粒在电场中获得电荷后，立即受到库伦力的作用，库伦力的大小为F1=QE。

对导体矿粒而言，库伦力为静电极对它的吸引力，对非导体矿粒而言，则为斥力。

2）镜面吸力：

对非导体矿粒而言，表面荷有大量电荷而不能传走，必然与金属构件的鼓筒发生感应，而对应的感应出正电荷，从而吸在鼓筒表面。

镜面吸力

。

3）机械力：

矿粒在鼓筒上受到的离心力为:

，

重力为:

F离=mg。

为了将不同电性的矿粒分开，矿粒在鼓筒电选机上所受的合力应满足下列要求。

对于导体矿粒，应在鼓筒的AB范围内落下，关系式为：

F离+F1>F2+|mgcosα|

对于导体矿粒，应在鼓筒的CD范围内落下，关系式为：

F1+F2>F离+|mgcosα|

对于中等导电的矿粒，应在鼓筒的BC范围内落下，关系式为：

F离+|mgcosα|>F1+F2

4.湿法圆筒式磁选机有哪几种？

以其中一种形式说明其工作原理。

答：

湿式圆筒磁选机有三种槽体结构形式：

顺流式　逆流式　半逆流式。

5.试论述直线振动筛的工作原理。

答：

参照简答题5、8

6．圆筒磁选机槽体节够有哪几种？

举一列，说明其工作原理。

答：

（1）CTS永磁筒式磁选机

　这种磁选机的槽体结构为顺流型（见图）。

磁选机的给

矿方向与圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向一致。

　矿浆由给矿箱直接进人到圆筒的磁系下方，非磁性矿粒和磁性很弱的矿粒由圆筒下方的两板之间的间隙排出。

磁性矿粒被吸在圆筒表面上，随圆筒一起旋转，到磁系边缘的低磁场区排出。

顺流型磁选机常用于处理粒级为5mm以下较粗的磁性矿粒的粗选，运转可靠性高，功耗低，但无法获得最大回收率和最佳精矿质量。

（2）CTN永磁筒式磁选机

这种磁选机的槽体结构为逆流型（见图）。

磁选机的给矿方向与圆筒的旋转方向或磁性产品的移动方向相反。

　矿浆由给矿箱直接进人到圆筒的磁系下方，非磁性矿粒和磁性很弱的矿粒经过全部磁力区由磁系左边缘下方的底板上的尾矿孔排出，尾矿损失低，回收率高。

磁性矿粒逆着给矿方向移动到精矿排出端，排入到精矿槽中，但由于精矿排出端距给矿口很近，精选作用差，精矿品位低。