选矿工艺设备的选择和计算.docx
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选矿工艺设备的选择和计算
选矿工艺设备的选择和计算
内容提要：
本章的学习内容包括：
工艺设备选择及运算原那么；破裂及筛分设备选择与运算；磨矿及分级设备选择与运算；选别设备选择与运算（包括浮选、重选、磁选及电选设备等）；脱水设备选择与运算；辅助设备的选择和运算〔包括给矿机、带式输送机、砂泵和起重机等〕；矿仓设施的类型、选择和设计运算。
5.1工艺设备选择和运算原那么
工艺设备选择和运确实是矿物加工工程设计的一项重要内容。
设备选型的合适与否直截了当决定选矿工艺能否顺利实现。
因此，在选择和运算工艺设备时必须遵循以下差不多原那么：
①设备必须满足生产能力要求并与选矿厂生产规模相适应；
②设备必须适应生产工艺特点的要求；
③设备必须便于操作和操纵，且性能可靠；
④设备选型应尽量采纳已定型化的先进设备。
选矿设备分为两大类，即主体设备和辅助设备。
其中，主体设备包括：
破裂机、筛分机、磨矿机、分级机、浮选机、跳汰机、摇床、磁选机、浓缩机、过滤机和干燥机等。
辅助设备那么包括：
带式输送机、砂泵、给矿机和起重机等。
选择主体设备时，需确定设备型式和尺寸（即型号和规格），以及设备数量。
在同一作业中，如有几种不同型式的设备可供选择时，应通过技术经济比较才能确定。
工艺设备生产能力的运算，可采纳以下方法进行：
①按理论公式运算生产能力。
按理论公式近似运算生产能力的设备有：
颚式破裂机、旋回破裂机、圆锥破裂机、对辊破裂机、水力分级机、水力旋流器、水力分选机和浓缩机等。
这些设备分为两类：
第1类是依据通过破裂腔破裂物料的质量（容积）进行运算的破裂机；第2类是矿浆在分级过程中，在重力或惯性力作用下，依据固体物料在流体中运动的理论进行运算的分级设备。
按理论公式运算的生产能力，其结果与实际生产资料有一定偏差，但却能说明阻碍设备生产能力的要紧相关因素。
②按体会公式运算生产能力。
按体会公式运算生产能力的设备有：
固定筛、振动筛和螺旋分级机等。
体会公式是选用设备在处理指定物料（称之为标准物料）时的生产能力。
因此，它有一定的适应范畴。
在处理其他非标准物料时，必须考虑某些修正系数。
体会公式与理论公式一样，反映了设备生产能力与待处理物料性质和工作条件的函数关系。
③按综合公式运算生产能力。
综合公式也叫半体会公式。
它既有理论推导的因子，又有体会修正系数。
旋回破裂机可用这类公式运算生产能力。
④按单位负荷运算生产能力。
这种运算方法是依照设备的单位容积、单位面积或单位长度运算生产能力。
按单位容积运算生产能力的设备有磨矿机、浮选机等。
按单位面积运算生产能力的设备有筛分机、真空过滤机等。
单位负荷的测定能够任意选择一种其单位生产能力的矿石作为标准矿石，然后将标准矿石与待测矿石在试验室中进行试验，得出其生产能力的相对系数，那么
可求出待测矿石的单位负荷。
⑤按单位能耗运算生产能力。
按处理单位重量或单位体积矿石所耗电量运算生
产能力，如磨矿机、洗矿机等可用这种方法运算生产能力，单位能耗的测定方法与
单位负荷的测定方法相同。
⑥按矿石在设备中的停留时刻运算生产能力。
为使某作业顺利进行，必须使被处理矿石在该作业（设备）具有一定的停留时刻。
这类设备的有效容积是依照单位时刻的容积生产能力与处理矿石需停留的时刻之积而确定。
这种方法需要预先确定各作业处理该种矿石的停留时刻，如浮选机、搅拌槽可用这种方法运算生产能力。
⑦按产品名目确定生产能力。
齿式对辊机、摇床等可直截了当通过制造厂的产品名目运算生产能力。
但必须对矿石性质和工作条件设置某些修正系数。
设备数量取决于所选设备的型号和规格。
选用小型设备，将增加建筑面积、治理和爱护的困难。
采纳大型设备那么有利于减少基建投资，降低生产成本，并能促进选矿厂的自动化治理，但要增加厂房高度和起重设备的起重能力。
因此，必须依照要紧技术经济指标进行方案比较，确定合理的方案。
方案比较的要紧指标包括：
设备总重量、总投资、总安装功率、厂房总面积和高度等。
一样情形下，某作业的同类设备台数大于4～6台时，应改选大型设备较为有利。
为了保证选矿厂的正常生产，必须考虑设备的备用。
破裂机和筛分机的备用台数取决于破裂作业的工作制度、原矿仓和中间矿仓的容积。
第1段破裂，不考虑备用设备。
第2段和第3段破裂，每2～3台破裂机考虑1台备用破裂机，每3～4台筛分机考虑1台备用筛分机。
磨矿、选别和浓缩作业不考虑备用设备。
精矿过滤和干燥设备应考虑备用设备。
输送矿浆的砂泵，每台应考虑l台备用砂泵。
5.2破裂设备的选择和运算
5.2.1破裂设备的选择
破裂设备的选择与处理矿石的物理性质、要求破裂的生产能力、破裂产品粒度及设备配置有关。
矿石物理性质包括：
矿石硬度、密度、含泥量、含水量和矿石最大粒度。
依照矿石极限抗压强度，矿石可分为难碎性矿石、中等可碎性矿石和易碎性矿石3种类型。
所选破裂设备，除保证满足产品粒度和生产能力外，还必须保证矿石最大粒度的给入。
给矿中的最大粒度，对粗碎机为0.8～0.85B（B—破裂机给矿口宽度），中、细碎机那么为0.85～0.90B。
（1）粗碎设备的选择
粗碎设备要紧有旋回破裂机和颚式破裂机。
粗碎设备的选型要紧考虑给矿最大粒度、生产能力和矿石可碎性3种因素。
大、中型选矿厂既可采纳颚式破裂机，也可采纳旋回破裂机。
中、小型选矿厂通常采纳颚式破裂机。
颚式破裂机按传动肘的结构和运行形式不同，可分为双肘简单摆动型和单肘复杂摆动型2类。
一样，大型选矿厂选用简摆式颚式破裂机，中、小型选矿厂选用复摆式颚式破裂机。
颚式破裂机的规格一样以给矿口宽度×长度表示。
颚式破裂机的要紧优点是：
结构简单，工作可靠，价格较低廉，便于修理，外型高度小，排矿口调剂方便，破裂含水量和含泥量较高的矿石不易堵塞破裂腔。
其要紧缺点是：
衬板易磨损，且破裂产品粒度不平均。
与颚式破裂机相比，旋回破裂机的优点要紧是破裂单位质量矿石时的电耗少，破裂腔连续工作，生产能力大，破裂腔内衬的磨损分布平均。
此外，产品过大块少，粒度平均，破裂腔内不易堵塞矿石，能够采取〝挤满给矿〞。
其不足要紧是：
排矿口调剂困难，设备构造复杂，机身较大，基建基础和厂房高度要求高。
（2）中、细碎设备的选择
中、细碎设备的选型除了需要考虑确定粗碎设备选型的因素外，还要考虑上段破裂产品的最大粒度和本段破裂要求的产品粒度。
大、中型选矿厂破裂难碎性矿石和中等可碎性矿石时，中碎和细碎常选用圆锥破裂机。
按圆锥破裂机破裂腔的形状和平行带长度的不同可分为标准型、中间型和短头型3类。
中碎设备常选用标准型圆锥破裂机或中间型圆锥破裂机，细碎设备常用短头型圆锥破裂机。
假设采纳两段破裂流程时，第2段也可选用中间型圆锥破裂机。
圆锥破裂机的规格以破裂锥（动锥）底部直径（mm）表示，其型号以〝B〞、〝Z〞和〝D〞分别代表标准型、中间型和短头型。
圆锥破裂机的生产能力大，破裂比大，适于破裂硬矿石和中硬矿石，专门是近几年来已广泛采纳美卓〔Metso〕和山达维克〔Sandvik〕公司生产的HP、MP和CS型新型圆锥破裂机。
其缺点是不适宜处理含泥量过高的矿石。
关于小型选矿厂的第2段破裂设备，一样可选用反击式破裂机、锤式破裂机、辊式破裂机，以及中间型（或短头型）圆锥破裂机，也可选用深腔颚式破裂机。
反击式破裂机适用于破裂中等可碎性矿石和脆性矿石。
它有单转子（PF）和双转子（2PF）两种型式。
其规格以转子直径和长度表示。
与其他型式破裂机相比，设备重量轻，体积小，生产能力大，构造简单，修理方便。
单位产量能耗低，能耗比颚式破裂机节约1/3。
破裂产物粒度平均，细粒含量多，有利于提高磨矿机的效率。
能选择性地破裂矿石，过粉碎少。
破裂比大，能一次完成中碎机和细碎机的要求，因此可简化流程，节约投资。
缺点是：
打击板和反击板容易磨损，需要经常更换。
工作噪音大，粉尘多。
辊式破裂机也称对辊破裂机，它有平辊和齿辊两类。
规格以辊子直径和长度表示。
辊式破裂机适于破裂含粘土多和要求产品粒度平均的中等可碎性以及脆性矿石，破裂产品粒度可小于1～2mm。
其特点是构造简单，破裂比大，过粉碎少。
缺点是：
生产能力低，占地面积大，辊面磨损不平均，需要经常加工处理。
高压辊式破裂机的产品粒度细且平均，能有效地降低磨矿作业的能耗。
5.2.2破裂设备生产能力的运算
破裂机生产能力与被破裂物料性质（矿石硬度、密度、湿度、粘结性和粒度组成等）、破裂机结构参数和工艺要求（破裂比、开路或闭路作业、设备负荷率、给矿平均度）等因素有关。
由于阻碍因素多，生产能力的运算方法也较多，且各具特点。
因此，在设计中多采纳体会公式概略运算生产能力，并依照实际资料对运算结果加以校正。
（1）颚式破裂机、旋回破裂机和圆锥破裂机生产能力的运算
①开路破裂时，颚式破裂机、旋回破裂机、圆锥破裂机的生产能力运算：
（5-1）
式中，Q—在设计条件下破裂机的生产能力（t/h）；
Q0—在标准条件下破裂机的生产能力（t/h）；
（5-2）
q0—破裂机在开路破裂排矿口宽度为1mm时，破裂标准状态矿石的单
位生产能力（t/mm·h）（见表5-1至表5-5）。
—破裂机排矿口宽度（mm）；
—矿石可碎性系数（见表5-6）；也可按下式校核。
表5-1颚式破裂机
值
破裂机规格（mm）
250×400
400×600
600×900
900×1200
1200×1500
1500×2100
q0（t/mm·h）
0.40
0.65
0.95～1.0
1.25～1.30
1.90
2.70
表5-2旋回破裂机
值
破裂机规格（mm）
500/75
700/130
900/160
1200/180
1500/180
1500/300
q0（t/mm·h）
2.5
3.0
4.5
6.0
10.5
13.5
表5-3开路破裂时标准型、中型圆锥破裂机
值
破裂机规格（mm）
Φ600
Φ900
Φ1200
Φ1650
Φ1750
Φ2200
q0（t/mm·h）
1.0
2.5
4.0～4.5
7.0～8.0
8.0～9.0
14.0～15.0
注：
排矿口小时取大值，排矿口大时取小值。
表5-4开路破裂时短头型圆锥破裂机
值
破裂机规格（mm）
Φ900
Φ1200
Φ1650
Φ1750
Φ2200
q0（t/mm·h）
4.0
6.5
12.0
14.0
24.0
表5-5开路破裂时单缸液压圆锥破裂机
值
破裂机规格（mm）
Φ900
Φ1200
Φ1650
Φ2200
Φ3000
q0（t/mm·h）
标准型
2.52
4.6
8.5
16.0
28.0
中型
2.76
5.4
9.23
20.0
30.6
短头型
4.25
6.7
14.28
25.0
47.3
注：
表中数据参考沈重的设备资料。
表5-6矿石可碎性系数
值
矿石性质
极限抗压强度[MPa（kgf/cm2）]
普氏硬度
K1值
硬
156.9～196.1（1600～2000）
16～20
0.9～0.95
中硬
78.45～156.9（800～1600）
8～16
1.0
软
<78.45（<800）
<8
1.1～1.2
表5-7粗碎设备的给矿粒度修正系数
值
给矿最大粒度
和给矿口宽度
之比
0.85
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
K3
1.00
1.04
1.07
1.11
1.16
1.23
表5-8中碎与细碎圆锥破裂机破裂比修正系数K3值
标准型或中型圆锥破裂机
短头型圆锥破裂机
e/B
K3
e/B
K3
0.60
0.90~0.98
0.40
0.90~0.94
0.55
0.92~1.00
0.25
1.00~1.05
0.40
0.96~1.06
0.15
1.06~1.12
0.35
1.00~1.10
0.075
1.14~1.20
注：
①e—开路破裂时，指上段破裂机排矿口宽度，B—指本段破裂机给矿口宽度；闭路破裂时，e/B指闭路破裂机的排矿口宽度与给矿口宽度之比。
②设有预先筛分时，K3取小值，不设预先筛分时取大值。
（5-3）
σB—标准矿石的抗压强度，
；
σS—设计矿石的抗压强度（MPa）。
K2—矿石密度修正系数，按下式运算：
（5-4）
或
（5-5）
γ—设计矿石的松散密度（t/m3）；
δ—设计矿石的密度（t/m3）。
K3—给矿粒度修正系数（见表5-7，表5-8），表5-7的数据可由下式运算：
（5-6）
—标准条件下给矿最大粒度与粗碎机的给矿口宽度之比，
；
—设计的给矿最大粒度与选用粗碎机的给矿口宽度之比。
K4—水份修正系数，见表5-9。
表5-9水份修正系数K4值
矿石中水份含量，%
4
5
6
7
8
9
10
11
K4
1.0
1.0
0.95
0.90
0.85
0.80
0.75
0.65
公式（5-1）由于考虑了矿石性质、破裂机排矿口宽度、破裂比和流程结构等因素，因此，运算结果与实际情形相近。
关于目前工程中广泛采纳的美卓和山达维克等高效圆锥破裂机，由于其生产能力与排矿口宽度之间不呈线性关系，因此，在运算生产能力时，应依照破裂流程运算所确定的排矿口宽度，结合设计矿石性质来选取合理的Q0值，能够询问厂家或参考设备样本选取，再按以上参数进行修正。
表5-10是HP系列圆锥破裂机对应不同排矿口下的生产能力数据。
一样在生产能力运算完成后，还应由设备厂家对运算结果进行核算。
表5-10HP系列圆锥破裂机对应排矿口的生产能力Q0
型号
吨/小时
6mm
8mm
10mm
13mm
16mm
19mm
22mm
25mm
32mm
38mm
45mm
51mm
（1/4"）
（5/16"）
（3/8"）
（1/2"）
（5/8"）
（3/4"）
（7/8"）
（1"）
（11/4"）
（11/2"）
（13/4"）
（2"）
HP100
Mtph
45-55
50-60
55-70
60-80
70-90
75-95
80-100
85-110
100-140
HP200
Mtph
90-120
120-150
140-180
150-190
160-200
170-220
190-235
210-250
HP300
Mtph
115-140
150-185
180-220
200-240
220-260
230-280
250-320
300-380
350-440
HP400
Mtph
140-175
185-230
225-280
255-320
275-345
295-370
325-430
360-490
410-560
465-630
HP500
Mtph
175-220
230-290
280-350
320-400
345-430
365-455
405-535
445-605
510-700
580-790
HP800
Mtph
260-335
325-425
385-500
435-545
470-600
495-730
545-800
600-950
690-1050
785-1200
②闭路破裂时，破裂机生产能力按下式运算：
（5-7）
式中，Q—开路破裂时，破裂机的生产能力（t/h）；
Q’—闭路破裂时，破裂机的生产能力（t/h）；
K—闭路破裂时，平均给矿粒度变细系数，一样K=1.15～1.4，
易碎性矿石取大值，难碎性矿石取小值。
（2）反击式破裂机生产能力的运算
（5-8）
或
（5-9）
式中，Q—生产能力（t/h）；K1—校正系数，一样取0.1；
—板锤个数；
—板锤宽度（m）；
—板锤高度（m）；
—排矿口宽度（m）；
—转子直径（m）；
—转子转速（n/min）；
—矿石的松散密度（t/m3）；
—矿石的充满系数
=0.2～0.7；
—打击板锤的线速度（m/s）；转子圆周速度范畴为12～70（m/s），一样取15～45（m/s）；
—转子长度（m）。
（3）光面辊式破裂机生产能力的运算
（5-10）
或
（5-11）
式中，Q—生产能力（t/h）；
—圆周率；
—破裂机排出口的充满系数，
=0.2～0.4，难碎性碎石、粗粒矿石取大值；
—辊筒圆周速度（m/s）；
、
、
、
意义同前。
（4）需要破裂机台数的运算
（5-12）
式中，n—设计需要的破裂机台数（台）；Q0—需要破裂的矿量（t/h）；Q—所选破裂机的生产能力（t/h·台）；K—不平均系数，K=1.1～1.2。
破裂机生产能力的运算，还有其他的运算方法，如欧美国家广泛采纳的邦德（Bond）功指数运算法，有关功指数的运算请参阅有关设计手册或资料。
5.3筛分设备的选择和运算
5.3.1筛分设备的选择
选择筛分设备时，应考虑的要紧因素有：
①待筛分物料的特性，包括物料的粒度、筛下粒级的含量、物料颗粒的形状、密度、物料含水量和粘土含量等。
②筛分机的结构参数。
如筛分机运动形式、振幅、振频、筛分机筛面倾角、筛网面积、筛网层数、筛孔形状和尺寸、筛孔面积率等。
③筛分的工艺要求。
如生产能力、筛分效率、筛分方法等。
〔1〕固定筛的选择
固定筛适用于大块物料筛分。
固定筛有格筛和条筛两种。
格筛用于原矿受矿仓和粗碎矿仓的上部，用做操纵矿石粒度，一样为水平安装。
条筛用于粗碎和中碎的预先筛分，倾斜安装，倾斜角一样为40°～50°，含泥、含水量大时，应增大5°～10°。
条筛筛孔宽度为设计要求的筛下粒度的1.1～1.2倍，筛孔尺寸一样不小于50mm。
固定筛的要紧优点是：
结构简单，牢固，不需要动力，价格廉价。
其缺点是：
筛孔易堵塞，条筛需要高差大，筛分效率低，一样为50%～60%。
〔2〕振动筛的选择
选矿厂常用的振动筛按其结构和作用原理的分类如表5-11所示。
惯性振动筛的型式有座式、吊式、单层筛和双层筛。
它的振动器安装在筛箱上，
皮带轮中心线随振动器的上下振动也产生空间运动。
惯性振动筛仅适于处理中、细粒物料，且要求平均给矿。
自定中心振动筛克服了纯惯性振动筛皮带轮中心线在空间运动的缺点，其皮带轮中心线在空间能自定中心而保持不动，因而广泛用于大、中型选矿厂的中、细粒
表5-11振动筛分类表
类型
型号
最大给矿粒度（mm）
筛孔尺寸
（mm）
用途
惯性振动筛
SZ
100
6～40
适用于中、细粒物料的分级与脱水
自定中心振动筛
SZZ
150
6～50
广泛用于中、细粒物料的筛分分级
重型振动筛
H
300
10～100
广泛用于大块物料的筛分分级
圆振动筛
YA
400
6～50
30～150
用于大块及中、细粒物料的筛分分级
单轴振动筛
ZD
100
6～50
适用于中、细粒物料的筛分分级
双轴振动筛
DS
ZSD
300
0.5～13
13～50
用于筛分大
块及中、细粒物料
直线振动筛
ZKX、ZKB
30
300
0.15～13
3～80
适用于大块及中、细粒物料的筛分、脱
水、脱泥及湿式筛分分级
共振筛
SZG
150
12～20
用于中、细粒物料的筛分分级
高频振动筛
—
—
—
用于细粒物料的筛分分级、脱水
电磁振动筛
—
—
5～60
用于筛分并可作给矿设备
物料的筛分。
它的优点是构造简单，操作调整方便；筛面振动强烈，物料不易堵塞筛孔。
筛分效率高，一样在85%以上。
缺点是给矿量的波动阻碍振幅的变化，因而阻碍筛分效率。
筛子在启动和停车过程中，通过共振状况时，振幅增大，对建筑物有阻碍。
重型振动筛结构牢固，能承担较大的冲击负荷：
适于筛分密度大、大块度矿石，筛分物料尺寸可达400mm。
该机可代替易堵塞的条筛，作为中碎前的预先筛分，亦可作为大块矿石的洗矿设备，假如采纳两层筛网，既可起到洗矿作用，减少粉矿对破裂作业的阻碍，又可筛出最终产物，提高破裂机的生产能力。
圆振动筛分轻型、重型、座式和吊式四种。
特点是结构新颖、强度高、耐疲劳、寿命长、修理简单、振动参数合理、噪音小和筛分效率高。
直线振动筛的运动轨迹是直线，筛面水平安装，物料在筛面上的移动不依靠筛面的倾角，而取决于振动的方向角。
特点是结构紧凑、强度高、耐疲劳、寿命长，修理方便、可靠性好和振动参数合理。
筛面各点运动轨迹相同，有利于物料筛分、脱水、脱泥和脱介质。
作为分级时，分级效率高于螺旋分级机。
5.3.2筛分设备生产能力的运算
（1）固定筛
选矿厂用于预先筛分的固定筛要紧是条筛，其筛分面积可按以下体会公式运算：
（5-13）
式中，F—条筛的筛分面积（m2）；Q—给入条筛的矿量（t/h）；q—按给矿计的1mm筛孔宽的固定条筛单位面积生产能力（t/m2·h·mm）（见表5-12）；a—条筛筛孔宽度（mm）。
表5-12每1mm筛孔宽的固定条筛单位生产能力（t/m2·h）
筛孔宽a（mm）
q值（t/m2·h·mm）
25
50
75
100
125
150
200
筛分效率（E=70%～75%）q值
0.53
0.51
0.46
0.40
0.37
0.34
0.27
筛分效率（E=55%～60%）q值
1.16
1.02
0.92
0.80
0.74
0.68
0.54
注：
q值是按矿石松散密度为1.6t/m3）运算出来的。
依照式〔5-13〕算出筛分面积后，再确定筛子的宽度（B）和长度（L）。
在设计中，固定条筛的宽度和长度常按实际体会确定，即：
B=（2.5-3.0）Dmax，L=（2～3）B，其中，Dmax为给矿中最大粒度（mm），B和L分别为固定筛宽度和长度。
在确定固定筛宽度和长度时，还应兼顾考虑给矿机和破裂机给矿口的宽度，以及具体配置情形。
〔2〕振动筛
阻碍振动筛生产能力的要紧因素有：
矿石粒度特性（如粗粒级含量、细粒级含量和难筛颗粒含量），矿石的形状、密度、湿度和粘土含量，要求的筛分效率，筛子面积，筛分机的工作参数，给矿的平均性，筛面物料层厚度以及筛分方法等。
振动筛生产能力，通常按以下体会公式运算：
Q=
K1K2K3K4K5K6K7K8F
q（5-14）
式中，Q—振动筛的生产能力（t/台·h）；
—振动筛的有效筛分面积系数；单层筛或双层筛的上层筛面
=0.8～0.9；双层筛作单层筛使用时，下层筛面
=0.6～0.7；作双层筛使用时，下层筛面
=0.65～0.7；F—振动筛几何面积（m2/台）；q—振动筛单位面积的平均容积生产能力，（m3/m2·h），见表5-13；
—筛分物料松散密度（t/m3）；K1、
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