礦物是地殼中由于自然的物理化學作用或生物作用,形成的自然元素和化合物。地球的地殼是由巖石構成的,而巖石是礦物的集合體。當巖石中的某一成分或某些成分的含量,以當年生產技術水平可以經濟地開采、加工、利用時,則該巖石便稱為礦石。礦石中除含有在當年的經濟上可利用的有用成分外,還含有尚不能利用的成分,那些不能利用的成分稱之為脈石。
選礦的目的在于從原礦中有用礦物分離出來加以富集,構成組分單一的人造富礦,及所謂精礦。選礦過程要利用礦石匯總各礦物某方面的性質差異來完成。重力選礦就是根據礦粒間密度的不同因而在運動介質中所受重力、流體動力和其他機械力不從而實現按密度分選礦粒群的工藝過程,簡稱為重選。在金屬礦物選礦過程中,回收的目的金屬礦物的密度比脈石高,這是經過選別得到的重產物為精礦,輕產物為尾礦。
重力選礦是按礦物密度差分選礦石的方法,在當代選礦方法中占有重要地位。它的發展歷史悠久,從古代人類開始知道利用金屬材料的時候,就使用獸皮在河溪中淘洗自然金屬或天然礦物。以后又用木制的溜槽進行分選。大約在400余年前出現了原始型式的跳汰機,但那時的生產還是作坊式的。18~60年代西方發生了產業革命,對金屬原l料的需求量日漸增加。同時蒸氣機的出現又為機械化生產提供了動力,于是重選作為一個產業部門而出現1830-1840年問在德國哈茲(Harz)礦區出現的早期活塞跳汰機繼續得到改進而被推廣應用。1892年又發明了大型的風力驅動的選煤用鮑姆跳汰機(Baum?jig)。1890年美國制造了第一臺選煤用打擊式搖床,1896-1898年A·威爾弗利(Wilflev)發明了現代型式的搖床。盡管當時搖床還被視作溜槽的一種,稱作淘汰盤,但以后則以其獨特的分選方式而自成體系。隨著搖床的出現,選別前的分級,脫泥等準備作業也廣為應用。由此可見,重選的主要工藝類型·分級、跳汰、搖床和溜槽選在19世紀末便已基本形成了,并成為當時幾乎是唯一的選礦方法
重選過程中,礦物的分離是在運動過程中逐步完成的。也就是說,應該使性質不同的礦粒在重選設備中具有不同的運動狀況----運動的方向、速度、加速度和運動軌跡等,從而達到礦物分離的目的。筒式,一些重選過程都必須在某種介質中進行。不同粒度和密度礦粒組成的物料在流動介質中運動時,由于他們的性質的差異和介質流動方式的不同,礦粒所受的介質阻力不同,其運動狀態也不同。礦粒群在靜止介質中不易松散、不同密度、粒度、形狀的粒度難于互相轉移,即使達到分層,也難于實現分離。
對于重選而言,介質的作用是很重要的。重選所用的介質包括空氣、水、重液和重懸浮液。其中用的多的是水,在缺水的干旱地區或處理某些特殊的礦石時可用空氣,此時稱為風力選礦。重液是密度大于水的液體或高密度鹽類的水溶液,礦物在其中可以嚴格地按照密度分開,但是由于這類液體價格昂貴,故只限于在實驗室使用。重懸浮液是由密度較高的固體微粒與水組成的混合物,其表現密度高于輕產物的密度,而低于終產物的密度,故可起到同重液一樣的作用。采用重懸浮液做介質的選礦方法稱做重介質選礦。隨著分選介質密度的增高,性質不同的礦粒在運動狀況上的差別也增大,在一定范圍內分選效果亦愈好。
重選過程中,介質的作用雖然很重要,但介質的作用是外界因素,使礦物分離的根本原因還是他們自身性質的差別,也就是顆粒的密度、粒度和形狀的差別。密度和粒度共同決定著顆粒的重力,是推動顆粒在介質中運動的基本作用力。在選礦過程中,使礦石基本按密度差分離的作業,是礦石分選作業。但是,當礦物間密度差別不大時,也可按不同粒度顆粒在介質匯總沉降速度不同,達到按粒度分離,這種作業稱為分級作業。此時,礦粒的形狀也影響其在介質中運動速度,因而也就是分離過程的一項重要因素。
重選過程中多久介質在分選過程中所處的運動狀態,包括有勻速的上升流動、垂直交變的流動、沿斜面的穩定流動和非穩定流動、回轉運動等。根據介質的運動形式及分選原理的不同,重選可分為分級、重介質選礦、跳汰選礦、搖床選礦、溜槽選礦、洗礦等幾種工藝方法。其中,分級作業和洗礦作業屬按粒度分離的作業,但洗礦作業處理的對象為含泥含水高易膠結的礦石,兼有碎散的作用。其他各工藝方法則屬于分選性質的作業。
所以重力選礦法是處理鎢、錫、金礦石,特別是處理砂金,砂錫礦傳統的方法。在處理含稀有金屬(鈮、鉭、鈦、鋯等)的砂礦中應用也很普遍。重選也被用來分選弱磁性鐵礦石、錳礦石、鉻礦石。重力選礦在當代選礦方法中占有重要地位。
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