第四章　重力選礦

一、基本概念

1.什么是重力選礦？

重力選礦簡(jiǎn)稱重選，是根據(jù)礦物密度不同而分離礦物的選礦方法。進(jìn)行重選時(shí)除了要有各種重選設(shè)備之外，還必須有介質(zhì)（空氣、水/重液或重懸浮液）。重選過(guò)程中礦粒要受到重力（如果在離心力場(chǎng)中則主要是離心力）、設(shè)備施加的機(jī)械力和介質(zhì)的作用力，這些力的巧妙組合就使密度不同的礦粒產(chǎn)生不同的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)軌跡，最終可使它們彼此分離。

2.重力選礦有哪些特點(diǎn)和應(yīng)用？

重選法具有設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，作業(yè)成本低廉的特點(diǎn)，故在條件適宜時(shí)均可采用。

重選主要應(yīng)用有：（1）金、鉑等貴金屬的選別；（2）鎢、錫礦石的選別；（3）在處理含有稀有金屬元素的礦物的砂礦中應(yīng)用很普遍，如含有鋯、鈦礦物的海濱砂礦的分選；（4）赤鐵礦、褐鐵礦的選別；（5）錳礦的選別；（6）選煤廠分離精煤和矸石；（7）一些非金屬礦物與脈石的分離，如石棉、云母、高嶺土、海泡石和金剛石等的選別；（8）對(duì)于主要以浮選法處理的銅、鉛、鋅等有色金屬礦石，用重選法進(jìn)行預(yù)先富集，也是常用的方法；（9）重選中按粒度分選的過(guò)程如分級(jí)、脫泥等，幾乎在所有選礦廠都是不可缺少的作業(yè)。

3.礦粒在介質(zhì)中沉降時(shí)受幾個(gè)力的作用？

礦粒在介質(zhì)中沉降時(shí)要受到兩個(gè)力的作用：一個(gè)是礦粒在介質(zhì)中的重力，在一定的介質(zhì)中一定的礦粒具有的重力是一定的；另一個(gè)是介質(zhì)的阻力，阻力和礦粒的沉降速度有關(guān)。礦粒開(kāi)始沉降的最初階段，由于介質(zhì)的阻力很小，因此礦粒在重力作用下作加速度沉降。隨著沉降速度的增加，介質(zhì)的阻力也增加。隨著介質(zhì)阻力的逐漸增加，礦粒的沉降加速度逐漸減小。到一定時(shí)間之后，加速度就減小到零。此時(shí)礦粒就以一定的速度沉降，這個(gè)速度稱為沉降末速。沉降末速受幾個(gè)重要因素影響，其中有：礦粒的密度、粒度和形狀；介質(zhì)的密度和黏度等。

4.為什么說(shuō)在重選前礦石必須充分破碎和研磨？

為了使顆粒盡可能按密度分離，礦石在重選前必須進(jìn)行充分的破碎和磨礦，使有用礦物與脈石礦物解離并減小進(jìn)入重選過(guò)程的大塊粒度。礦粒必須經(jīng)過(guò)篩分和分級(jí)將礦粒分為各種粒級(jí)，以便分別進(jìn)入不同的重選機(jī)械。因?yàn)橹剡x時(shí)粒級(jí)愈窄，愈能減小粒度對(duì)分選的影響，而使礦粒按密度分選愈精確，并能提高重選機(jī)械的生產(chǎn)力，減少有用礦物在分選過(guò)程的泥化。

5.根據(jù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式和作業(yè)目的不同重選分成哪幾類作業(yè)？

根據(jù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式和作業(yè)目的不同，重力選礦可分為六種作業(yè)。

（1）重介質(zhì)選礦　重選必須在介質(zhì)中進(jìn)行，所用介質(zhì)有空氣、水、重液或重懸浮液，其中最常用的介質(zhì)是水，用空氣時(shí)稱為風(fēng)力選礦，用密度大于水的重液或重懸浮液時(shí)則稱為重介質(zhì)選礦。重介質(zhì)選礦是一種嚴(yán)格按礦物密度分選的方法。

（2）分級(jí)　碎散物料在空氣或水中沉降時(shí)，不同粒度和形狀的顆粒由于受介質(zhì)阻力不同，而具有不同的沉降速度，此時(shí)可按粒度分離，這種重選作業(yè)稱為分級(jí)。

（3）洗礦　當(dāng)?shù)V石被黏土膠結(jié)而干擾后續(xù)作業(yè)時(shí)，需采用洗礦作業(yè)，它是借助水流沖力和機(jī)械力使黏土與礦石脫離的作業(yè)。

（4）跳汰選礦　利用周期性垂直變速介質(zhì)流，使礦粒群反復(fù)松散、密集并按密度分層的重選過(guò)程稱為跳汰選礦。

（5）搖床選礦　利用搖床面不對(duì)稱往復(fù)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性和水流沖洗作用，使位于床面上的粒群松散分層和運(yùn)搬分帶，從而實(shí)現(xiàn)分選的作業(yè)。

（6）溜槽選礦　它是借助于斜槽中流動(dòng)的水流進(jìn)行選礦的方法。

6.常見(jiàn)重選設(shè)備的入選粒度范圍是多少？

常見(jiàn)重選設(shè)備的入選粒度如表4-1所示。

7.怎樣判斷兩種礦物重選分離的難易程度？

重選是根據(jù)礦物密度不同進(jìn)行礦物分離的，重選必須在介質(zhì)中進(jìn)行。因此礦物的密度、介質(zhì)的密度是影響重選過(guò)程的最重要的因素。兩種礦物重選分離的難易程度可粗略地用下式判斷：

式中　δ1——輕礦物的密度，t/m3；

δ2——重礦物的密度，t/m3；

ρ——介質(zhì)的密度，t/m3。

E稱為重選可選性判斷準(zhǔn)則，E值越大，越易分離。習(xí)慣上把E值分成如表4-2所示的幾種等級(jí)。

以分離金屬與非金屬礦物為例，金屬礦物的密度一般大于4.6g/cm3，非金屬礦物的密度一般小于2.8g/cm3，當(dāng)在水介質(zhì)（ρ=1.0g/cm3）中分離它們時(shí)，則：

可見(jiàn)容易分離。

由上式可以看出，對(duì)于兩種特定的礦物，即δ2、δ1一定時(shí)，介質(zhì)的密度ρ值越大，E值也越大，分離也變得越容易。

例如，當(dāng)ρ=1.8g/cm3時(shí)，分離金屬與非金屬礦物，則：

此時(shí)分離極容易。

當(dāng)然，礦物顆粒的粒度、形狀、介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)等也都是重選過(guò)程的重要影響因素，因此用E值作為準(zhǔn)則判斷重選分離的難易程度只是初步的、粗略的。

粒度相同時(shí)，其密度差愈大，這兩種礦物重選分離愈容易。

8.什么是自由沉降、干涉沉降、等降顆粒和等沉比？

單個(gè)礦粒在廣闊的介質(zhì)空間中的獨(dú)自沉降稱為自由沉降，個(gè)別礦粒在粒群中的沉降稱為干涉沉降。在自由沉降過(guò)程中，礦粒只受到本身重力、介質(zhì)浮力和阻力的作用而不受其他因素影響。而在干涉沉降過(guò)程中，個(gè)別礦粒除受到本身重力、介質(zhì)浮力和阻力的作用之外，還會(huì)受到其他礦粒的摩擦、碰撞以及懸浮體的作用，從而改變個(gè)別礦粒的沉降速度和運(yùn)動(dòng)軌跡。可見(jiàn)，干涉沉降過(guò)程比自由沉降復(fù)雜得多。重選實(shí)踐中所有沉降均為干涉沉降，但當(dāng)粒群中顆粒之間的距離較大，也就是容積濃度（礦粒所占的總體積與懸浮體總?cè)莘e之比）很小時(shí)（一般小于3％），礦粒之間的干涉作用變得很弱，此時(shí)可視為自由沉降。

在自由沉降中，礦粒的沉降末速受顆粒的密度、粒度和形狀影響。密度、粒度和形狀不同的顆粒在同一種介質(zhì)內(nèi)沉降時(shí)，在特定的條件下可以有相同的沉降末速，這些具有相同沉降末速的不同顆粒稱為等降顆粒。顯然，等降顆粒中存在著小密度的大顆粒（設(shè)其粒度為d1）和大密度的小顆粒（設(shè)其粒度為d2），d1與d2之比稱為等降比。