4选矿物料工艺性质的测定.docx

1、4选矿物料工艺性质的测定4选矿物料工艺性质的测定4.1粒度分析4.1.1基本知识基本概念粒度：矿粒或矿块的大小称粒度，将矿粒分成不同的级别称粒级。粒度组成（粒度分布）：物料中各粒级的相对含量。粒度分析：测定物料的粒度组成以及比表面等直接或间接了解物料粒度特性的测定工作。重要性硅酸盐工业、冶金工业、煤炭工业、食品工业、建筑、建材工业、非金属材料工业都有粒度分析。粒度测定的方法及范围方法：筛分分析（约大于100um）、沉降分析（小于4060um）（前两者为选矿上采用）计数法（0.01um）、比表面法（0.001um）。范围：具体在书P61页表4.14.1.2筛分分析定义筛分分析：用筛分的方法将物料

2、按粒度分成若干级别的粒度分析方法。粒级分类粒级可划分六类：胶体d0.2um；次显微0.2umd2um；微粒2umd20um；细粒0.02mmd0.2mm；中粒0.2mmd2mm；粗粒2mmd20mm；矿泥：混合体，在工业上不能回收的物料。粗粒物料的筛析大于6mm（也有人认为大于1000um即16目的矿粒）的物料称粗粒物料。属于粗粒物料的筛析，一般采用钢板冲孔或铁丝网制成的手筛直接筛分。具体作法是用一套不同大小筛孔的筛子进行筛分，将矿石分成若干粒级，然后分别称各粒级重量。操作中要注意当泥、水较多时，应先清洗。细粒物料的筛析利用标准筛进行（筛分分析）干法：将物料倒入套筛的最上层筛面上，放到振动机上

3、振筛1015分钟，直至当一分钟内所得物料小于筛上的1，表明已筛完。湿法：在水盆内进行（水清为止）。说清两个问题：各粒级重量之和等于原重（差1）；检查筛分。至于筛子的标准问题（碎磨已讲过，简单带过）P63数据处理简单坐标法适用于粒度范围很窄的物料，否则粗粒级横坐标很长，细粒级则挤在一起。半对数法适用于宽级别物料。横坐标的刻度取决于相邻两个筛子筛孔比例。全对数法可得直线，延长直线后可求出比最细筛孔更细的物料的产率，另外直线的斜率可判断破碎机的工作情况，K越大，粒级越窄，过粉碎和泥化现象越小（质量越好）。沉降分析法测定细粒物料的常用方法，通过粒子在介质中的沉降速度来计算粒度。沉降法：重力沉降、离心力

4、沉降、液体沉降、气体沉降、动态沉降（水析、旋流器分级）、静态沉降（吸管法自由沉降、比重计法自由沉降、压力法自由沉降）通过测定浓度、浮力、比重、压力、光透能力的变化来估算粒度。测定范围：0.02250um可按自由沉降公式计算：式中：颗粒沉降末速，m/s；h颗粒沉降距离，m；t颗粒沉降时间，s；固体密度，kg/m3；液体密度，kg/m3；g重力加速度，9.81m/s2；液体粘度，水在20时为0.001Ns/m2；空气的粘度为0.000018Ns/m2；d球形固体颗粒直径，m。若用水为介质，因为1000kg/m3，可得反之，当要确定分级粒度，求沉降时间时，可用算式：此时应注意：粒度d为等效粒度；为真

5、实密度。对选矿厂而言，原、尾、精矿的密度都不一样，要注意其使用场合取值的变化情况。如在流程考查过程中为求粒级回收率，则全部取用原矿的密度进行计算。沉降分析的方法：沉积法沉积法的测定装置，根据其原理可分为累积型和增加型两种。累计型：测定图中H以上悬浮液中沉积下来的粒子累计沉积量。测定参数：压力、质量。增加型：测定一定高度H处的粒子浓度的方法。测定参数：比重、光透能力、浓度注意：各种方法测得曲线不同，计算方法也不同P63淘析法：原理：逐步缩短沉降时间，由细至粗地将较细物料从试料中淘洗出来。基本装置：带毫米刻度刻度纸的透明容器、搅拌器、虹吸管。操作方法：试样的准备；搅拌、静置沉降、计时；淘析；加水，

6、重复步，直到吸出的液体不浑浊为止；按步改变沉降时间，而分别得到各粒级（由细到粗）的产物；将析出的各粒级产物沉淀（过滤）、烘干、称重（总重与原重之差不能超过3%，否则重做），即可算出该粒级产率。注意：确定h时要使虹吸管口高于试料层5mm以上，并使矿浆中固体溶积浓度不大于3%。此外，为了避免矿粒彼此间产生团聚，可在淘析时加入少量分散剂（矿浆中分散剂浓度0.010.2%）；为加速10um以下的微细颗粒的沉淀，可在含该产物的水中加入少许明矾。流体分级法原理：与沉积法和淘析法相同。现象：对细粒而言，运动方向相反，对一定的流体流动速度，小于一定粒度的细粒被流体带向上，而粗粒沉下。优点：可连续地分出不同的粒

7、度组分，一次能得到多级产品。方法：连续水析器原理：根据矿粒在水介质中自由沉降的规律，利用相同的上升水量，在不同直径的分级管中，产生不同的上升水速，使矿粒按不同的沉降速度，分成若干级别。装置：由给矿装置、给水装置、分级管等部分组成。旋流水析器原理：利用离心力代替重力场进行分级。在旋流器内，物料分级的快慢取决于离心沉降速度。装置：由给矿试样容器、压力表、温度计、转子流量计、给水装置（包括泵）、流量控制阀、旋流器分级管等部分组成。计数法计数法是指直接统计不同粒度颗粒个数的方法。分类：计数法可分为间接法与直接法。间接法测量和统计的是粒子的图象，又称图象法。包括宏观照相术和显微镜分析、透射和扫描电子显微

8、镜分析、电子探针等。直接法对粒子进行直接测量和统计。可进一步分为机械计数法和场干挠法。机械计数法包括对大块矿石的直接测量到利用拾音器测定粒子冲击器壁时振动强度的声学方法等各种人工和机械的测定方法。场干挠法利用固体粒子穿过某一物理场（电、磁、声、光）时引起场强变化的原理，借助于输出的脉冲讯号统计不同粒度粒子的数量。比表面法比表面：单位重量的矿粒所具有的总表面称比表面。比表面测定方法的分类：渗透法（液体渗透法、气体渗透法）、吸附法。渗透法分液体渗透法、气体渗透法两种方法。液体渗透法：粘度为的流体，在P的压力差下，流过一面积为A、厚L的多孔物料层，其流速为u，流量为Q，按达尔斯定律：其流速：*式中K

9、为比例常数。由于流速与毛细孔的截面和长度有关，而粉状物料层中的孔道截面积和长度与试料的空隙度e和表面积S有关，由此可推导出：*式中：单位体积固体物料的表面积，单位重量固体物料的表面积，即比表面；固体物料的密度；k形状系数。将式*带入式*，可得：液体渗透法可用于测定小到5um的试料。更细的物料，以及会与水发生水合作用的物料（如水泥），须用气体渗透法。气体渗透法：基本原理与液体渗透法相同。常用的仪器有李（Lea）和纳斯（Nurse）透过仪，费氏仪。一些国家将此测定粒度的方法定为国家标准。吸附法原理：利用分散度高的细粒物料表面自由能高，能自动吸附气体的特性，测定比表面积。特点：适用的粒度范围比渗透法

10、细，在细粒范围内测试精度高，特别是低温氮吸附法。方法：容量法（如B.E.T.多点吸附法、B.E.T.单点吸附法、测量小比表面积法等）、重量法（如石英弹簧称、吸附天平等）、流动吸附色谱法等。粒度分析中的几个问题粒度的定义是广义的，矿粒往往是很不规则的，粗粒用筛子，得到的矿粒的是几何尺寸，而沉降分析得到的是具有相同速度的当量直径。取样的代表性问题不能用全部矿样做粒度分析，不易取到有代表性矿样。几种粒度方法存在的问题：筛析法：筛子本身的精度；筛分时间；负荷。显微镜法：试样的选择；操作因素，如操作者疲劳、视野的选择方法、焦距的限制等。沉降法：实际沉降速度与斯托克斯公式算出的速度不吻合（因为常用重量浓度

11、大致在35%范围内）；团聚现象。4.2比重的测定4.2.1基本知识基本概念密度：单位体积物料的质量，用表示，单位按国际单位制为kg/m3。相对密度：物料密度与参比物质密度之比，用d或表示（会与d粒度相混，所以用表示）。比重：物料密度与水密度之比。重度：单位体积物料的重量，用表示，单位按国际单位制为N/m3。堆比重(假比重)：堆积的矿粒(块)群与同体积水的重量比。堆重度：单位体积的矿粒(块)群的重量。知识点相对密度与比重都是一个无量纲的量，而密度与重度都是有量纲的量。重度与密度的关系：g。堆比重(假比重)与堆重度为工程单位。4.2.2固体物料比重的测定大块物料比重的测定方法：采用天平称重（称出物

12、料的体积）。普通天平法步骤：称金属丝笼在空气中的重量G1和待测物料与金属丝笼在空气中的重量G3；将待测物料浸入到水（介质）中，称待测物料与金属丝笼在水（介质）中的重量G4；将待测物料取出，称浸在水（介质）中金属丝笼的重量G2；按下列公式对物料比重进行计算：式中：介质比重。多次测量、计算，取平均值为待测物料的比重。比重天平法粉状物料比重的测定方法：量筒法、比重瓶法（选矿上常用）、显微比重法、扭力天平法、重液变温法、微比重仪（利用磁流体技术）等。比重瓶法方法：煮沸法、抽真空法及抽真空法与煮沸法相结合的方法。设备：烘箱、干燥器、分析天平、比重瓶、真空抽气装置。步骤：称干试样15克放入比重瓶内G；注入

13、蒸馏水至比重瓶内，抽真空；恒温恒湿；塞住比重瓶，称重为G2（水样瓶）；倒出矿样，称（水瓶）重G1。则可按公式计算：式中：介质比重。4.2.3堆比重（堆重度）的测定相关知识堆重度：碎散物料在自然状态下堆积时，单位体积的重量，常用单位是t/m3。测定目的：为设计矿仓及其它贮矿设施提供依据。测定方法取经过校准的容器，其容积为V，重量为G0，将容器装满矿样并刮平，称重为G1，则：堆比重空隙度式中：和矿样的堆重度（kg/L）和堆比重；和矿样的重度（kg/L）和比重；水的重度，取=1kg/L。4.3摩擦角和堆积角的测定测定摩擦角和堆积角的主要目的是为设计原矿仓和中间贮矿槽提供原始数据。4.3.1摩擦角的测

14、定测定方法：用一块木制平板，其一端铰接固定，而另一端则可借细绳牵引使其自由下降。将试验物料置于板上，并将板缓缓下降，直至物料开始运动为止。此时测量其倾斜角即为摩擦角。4.3.2堆积角的测定测定方法：自然堆积法与郎氏法。自然堆积法将物料自然堆积，测量物料与平面之间的夹角即为堆积角。郎氏法试样由漏斗落到一个高架圆台上，在台上形成料堆，直至试样沿料堆的各边都同等地下滑为止，转动一根活动的直尺，即为测出堆积角。4.4可磨度的测定4.4.1基本知识从选矿上磨矿细度对选矿的影响到磨矿在选厂的地位，阐述其意义。可磨度的表示方法单位容积磨机的生产能力来度量可磨度：通常以单位容积单位时间新生成75um物料的产品

15、量来表示。单位耗电量来度量可磨度：通常以新生成每吨75um物料的耗电量来表示。绝对可磨度与相对可磨度绝对可磨度：用以上两类方法所测出的单位容积生产能力或单位耗电量的绝对度量值来表示。相对可磨度：是将待测试样与标准试样的单位容积生产能力或单位耗电量的比值度量值来表示。实验室一般采用。4.4.2单位容积生产能力法开路磨矿法磨矿机的绝对可磨度：磨矿机的单位容积生产能力。计算方式有：按给矿量计算：按新生成75um产品计算：式中：在指定的给矿和产品粒度下，按给矿量计算的单位容积生产能力（kg/Lh）；G试样原始重量（kg）；V试验用磨矿机容积（L）；T磨到指定细度所需时间（min）；按新生成75um产品

16、量计算的单位容积生产能力（kg/Lh）；新生成75um产品含量（%）。磨矿机的相对可磨度：因在同一磨矿机上进行试验，且要求新生成75um产品含量相同，故待测矿石与标准矿石的G、V、相同，则：由此可见，待测矿石的相对可磨度只需求出T0与T，故一般按新生75um含量法测定相对可磨度。闭路磨矿法方法：把一定数量的3mm左右的原矿，筛除指定粒度的合格产品后，进行不同时间的磨矿。即每次磨矿产品，在筛除指定粒级的合格产品后，返回磨矿机重磨，同时用筛除了合格产品的原矿补足筛除的部分，使磨矿机中的矿石总量保持不变，随着闭路次数的增加，产品中的合格产品量也将逐渐增加，但增加的幅度将逐渐减少，大约经过10次闭路，

17、过程基本稳定，取最后两次的试验数据计算循环负荷和可磨度指标。循环负荷C按下式计算：磨矿机的单位容积生产能力按下式计算：（kg/Lh）相对可磨度按下式计算：式中：和待测矿石和标准矿石的绝对可磨度，即单位容积生产能力（kg/Lh）；和待测矿石和标准矿石在相同磨矿时间（T=T0）下闭路磨矿时，最后两次磨矿产品中合格产品的平均产率（%）。4.4.3单位耗电量法（单位功率法）单位耗电量法计算矿石的可磨度是以破碎第三定律为基础的，所用的方程式为：相对可磨度是指标准矿石与待测矿石功指数的比值：式中：测得的待测矿石与标准矿石的单位耗电量（kWh/t）；待测矿石与标准矿石的功指数，即绝对可磨度，单位为kWh/t

18、；待测矿石与标准矿石的产品粒度（um）；待测矿石与标准矿石的给矿粒度（um）。计算方法的实质：假定两种重量相同的矿样，当给矿粒度大致相同，在磨矿时间、装球量、矿浆浓度、旋转速度均相同的条件下，在同一磨矿机内进行磨矿时，需要的输入功率或功是相同的（即W=W0）。试验设备与原料：标准筛、筛分机、分批操作式实验用磨矿机、标准矿石。操作步骤：将一定数量的标准矿石和待测矿石磨碎到1.70mm；缩分出2个2000g的标准矿石矿样和6个2000g的未知矿石矿样；从每种矿石选出一份2000g矿样作为给矿筛析样，每样做三次筛析，从1.70mm到75um，每个有代表性的筛析样重约250g；将三次筛析结果绘制成给矿

19、粒度分析曲线；将待测矿石逐次增加时间地磨矿，直至筛析试验表明已磨至预定的磨矿粒度，记下对应磨矿时间，然后将标准矿石按同一条件，同一时间磨矿；将磨细的矿样烘干后进行粒度分析，并将试验结果绘制成磨矿产品粒度分析曲线；（每份样平行做三次筛析）从给矿与磨矿产品粒度分析曲线中读出“”、“”，将此数据代入邦德第三定律公式即可算出功指数。4.4.4测定可磨度的注意事项测定可磨度时要注意下列事项：标准矿石必须可靠稳定；磨矿细度按设计要求确定；干湿磨应与生产上一致（脱水）；实验室可磨度测定结果不能作自磨机的设计原始数据。4.5水分的测定基本知识矿物的水分分为：表面水分（外在水分）覆盖在颗粒表面上的水；附着水分（

20、分析水分）含在颗粒的孔隙和裂缝处的水分，其含量与水蒸气的压力和空气的相对湿度有关；结晶水（化合水）选矿试验时，水分测定主要是指前两项，这两项水分的总和称总水分或游离水分。矿石的水分将影响到洗矿、破碎、筛分、贮矿、脱水等作业的流程和设备的选择，对于判断矿产是否可能采用风力选别或干式磁选等具有决定性的意义。测定方法水分的测定方法步骤：湿样称重为G1；湿样烘干后冷却称重为G；按公式计算水分。水分的测定至少要求作两份平行样，取其算术平均值，取两位小数以百分数表示。测定时注意事项：因表面水分会蒸发，因此水分的测定应及时采样及时测定。4.6比磁化系数的测定4.6.1基本知识比磁化系数：体积磁化率与物体密度

21、之比。即而M磁化强度。矿物比磁化系数的大小是判断磁选法分选各种矿物的可能性的依据。测量方法绝对法（古依法）磁天平法测量方法比较法（法拉第法）微小矿物比磁化系数测定法4.6.2比磁化系数测定的方法古依法强弱磁性矿物的f均可测定。原理：将一全长等截面的试样置于磁场中，使一端位于强磁场区，另一端位于弱磁场区，则试样在其长度方向所受的磁力F磁为：式中：真空导磁系数，；试样的截面积，m2；试样的比磁化系数，m3/kg；试样密度，m3/kg；试样体积元；试样两端所处的最高场强，A/m；试样两端所处的最低场强，A/m。式中：试样在磁场中的增量，N；试样重量（P=sL），N；L试样长度，m；g重力加速度，9.8m/s2。测量装置：古依法测定矿物比磁化系数的装置包括分析天平、薄壁玻璃管、多层螺管线圈、直流电流表、变阻器、转换开关和直流电源。测量方法在装置中依次测得G1（玻璃管重量）、G2（玻璃管试样重量）与G3（玻璃管试样在磁场中的重量）的数据，则：PG2G1PG3G2代入公式即可算出。4.7药剂浓度和用量的测定药剂浓度的测定对易溶于水的药剂用比重计进行测定；对不溶于水的，采用化学分析法确定其含量。药剂用量的测定计算公式：式中：P药剂用量，g/t；C药剂浓度，；药液比重；V给药体积，ml/分；Q0处理矿量，th。