1、近代选矿技术的发展吕方润(河北矿冶学院)展望七十年代选矿技术的发展，变化是巨大的。主要与以下因素有关:1、入选矿石的性质变化大由于易选的、组成简单的富矿资源减少，七十年代入选矿石的情况，是继续向贫、细、杂的趋势发展。而难选的、细粒嵌布的、多金属共生的贫矿选别，需要更新的选矿技术和更有效的选矿设备毛以铁矿石为例，入选矿石类型主要是变质沉积矿床的磁铁矿石英岩，如我国鞍山式磁铁矿。其次是热液型矿床的矿石和接触交代矿床的矿石，如我国南山式铁矿和大冶式铁矿。以及岩浆型的钒钦磁铁矿，如我国的大庙式铁矿。而变质沉积矿床的赤铁石英岩也开始大规模利用，如我国冀东铁矿等。随着钢铁工业的发展和高炉入炉矿石质量要求的
2、提高，入选矿石量大幅度增加。美国入选矿石占全国矿石总产量的 92%，苏联为 80%加拿大为 75%。有色金属矿石的贫、细、杂趋势更为明显。从美国统计数字看，硫化矿夕、选品位从 1965 年到 1975 年间，降低三分之一左右。矿石浸染越来越细，其些矿石浮选粒度，不是以毫米计而是以微米计。2、基础科学与边缘学科的发展物质结构和高能物理的发展，进一步揭示了微观世界的奥秘。表面化学、电化学和合成化学的发展，创造了人工控制各种矿物的物理化学性质的有利条件。近代物理开辟了应用磁力、电力、振动、超声波和放射线等各种力场和能线综合选矿的广阔途径。水冶、化学采矿、破碎力学等边缘学科和新技术的发展，使选矿的领域
3、大大扩展。计算数学和电子技术，使选矿实现全面自动化成为现实可能。3、环境保护的要求近代工业的发展，人类面临着环境保护的切身问题。选矿工业排出的废渣、废水、废气与噪音，严重污染着生活环境，是七十年代研究领域的重要课题，从而严格要求选矿技术的改进。据此，七十年代选矿技术的发展趋势，可归纳为四方面的问题。一是大型化，二是选矿过程的强化，三是自动化，四是洁净化(环境保护) 。一、大型化由于入选矿石量大幅度增长，为了降低生产成本，提高精矿质量，并有利于实现自动控制，国外的破碎、磨矿和选别设备日趋大型化，选厂规模也在不断扩大。据统计，美国年处理一千方吨以上的铁矿选矿厂近十个，苏联有十三个。(1972 年统
4、计)美国最大的铁矿选矿厂规为 3900 万吨/ 年，苏联最大的铁矿选矿厂规模为 3300 万吨/年。我国正在设计建设中的冀东铁矿选矿厂，规模将在 2000 万吨/年以上。在设备方面，国外选矿的粗碎机处理能力几乎全是 25003500 吨/时。在磨矿机方面，球磨机容积最近十年增大了 5 一 8 倍，自磨机容积增大了 1520 倍。自前词外球磨机最大为5。5 又 6。4M(功率为 2953 千瓦) 。新建选矿厂广泛使用自磨机，据现有资料，在国外技术上己能制造 15.4M 直径的自磨机(功率 20000 千瓦左右) 。国外最大的浮选机为 57M“。英国的四十层摇床，每台选别面积为 74.4M名，占地
5、面积仅 4.6M“。重达 96 吨、必 3.17M 的强磁场磁选机也投入了生产。二、选矿过程的强化破碎与磨矿过程的强化问题，由于明显的经济原因，受到普遍的重视。发展的趋向是破碎比大、效率高的反击式玻碎机的广泛应用;湿式自磨机的使用也极广泛，在国外的自磨机中，湿式自磨占 85%左右，半自磨也有发展;磨矿机的橡胶衬里己较普遍使用等。在国外磨矿机用变速电机驱动，磨矿前的矿石预热，以及药剂对磨矿的影响等都做了大量工作，有的已应用于生产。在筛分与分级方面，为了提高筛分效率和处理能力，对筛面、筛网材质的不断改进，以及对新型筛分设备的研制等(如振动细筛、胡基筛槽等) ，都有新的进展。包胶的和塑料质的筛、耐磨
6、金属网筛和聚氨醋质筛，都己在生产中应用。日本设计了一种利用风力的微米分离器，分离粒度在 6160 微米范围内，与磨矿机配合使用时，可提高磨矿能力 80%。在国外正在研制一种可以同时进行水力分级和湿式筛分的新设备。此外，在处理难选矿石和极贫矿石的综合流程的研究，高效价廉的新浮选药剂的研制以及选矿的应用科学和基础理论的研究等方面，都得到充分注意。以下主要介绍关于选矿方法的强化问题。1、应用基础理论的新成就基础理论的新成就，促进了新的选矿方法和选矿设备的研究。如应用超导磁体强化磁选的问题，早在 19n 年就发现了汞的超导电现象，但第一个超导磁体却在 44 年以后才产生，直到 1961 年研制成一种
7、Nb。Sn 的超导材料，它在 8 万 8 千高斯的滋场下，仍具有很高的电流密度。从此，越导磁体技术得到巨大发展。目前的粗略纯计，全世界己有超导磁体一万多个。世界上几个主要高能物理实验室都有大型的超导滋体运行。超导磁体就是利用一种超导材料制成的电磁体。由于这种村料没有直流电阻，也就是说，没有焦耳热的电能消耗，所以一旦通入电流，就可以半永久性地维持能量一一磁场。所以在运行时几乎不消耗能量。但需要在深冷条件下(42“K) 才能工作，所以技术较复杂，村料价格昂贵。常用的超导材料有两类，一类是超导合金，如锐与错的合金，妮与钦的合金等;另“类是金属间化合物如 Nb。Sn ，V;Ga 等。从当前的技术条件和
8、经济因素来看，虽然采用常规磁体发展高梯度强磁选设备较为有利，但超导技术在实际应用上的重大突破，将在高梯度磁分离方面，使回收地球上至今还不能回收的许多矿物成为可能。在美国、英国己成为一项重要的研究课题，苏联也研制成超导磁选机，欧洲己开始这方面的研究工作。为了适应超导磁选机所必须的深冷条件，英国氧气公司还开始间市场供应小容量的工业用氦液化设备。超导体磁选机所用磁体设计，是按照磁场强度和分选空间两个主要参数进行螺线管式。目前，见于报道的除有班尼斯特超导磁体磁选机的美国专利外，还有四级头超导磁选机、带式超导磁选机和磁滤器等超导磁选设备的研究和试验。2。综合力场和能线的应用由于各种力厂和能线综合运用，己
9、经突破了三大选矿方法(重选、浮选与磁选 )的严格界限。电力和磁力的联合作用不仅在浮选与化选方面己有肯定的成果，在与重力的结合方面己成为现实。磁力儿乎己在所有的选别方法中得到应用。电力在浮选、化选中己有成功的应用，在重选中的有效作用也是可能的。超声波在重选、浮选与化选中己经实际应用。振动力也与重选、浮选与化选等有效地结合起来。过去化学药剂只在浮选。化选中应用，而今不仅在重选、电选中应用，而且在破碎与磨矿中也起到有效作用。在射线方面，除 X 射线、红外线和荧光在分选中得到应用外，中子、a 与日位子在选别有用矿物方面也有了现实可能。更大量的研究是利用各种能线改支矿物表面性质和介质的性质，从而强化选别
10、作用。磁流体分选法是综合利用重力、磁力和电力分选矿物的一种方法。关于磁流体动力学的理论是廿世纪五十年代提出的，直到六十年代才在实验室搞出磁流体分选设备，不久将见到工业应用的实例。磁流体分选，实际上就是一种加重的重介质分选。但无论是重液或重悬浮液，其密度很难大于三，且分选粒度代般要大于 56毫米，很少低于 1 毫米。此外，还需要介质回收的设备等，极大地限制了重介质分选法的广泛应用。而磁流体分选法是靠外加磁场和电场对某些特定介质的作用，使介质“加重” ，因此，对位于其中的物体的浮力也就加大，可以获得较高的分选比重。通常对“加重”的介质密度叫“视在密度” ， “视在密度”可以随意调节，能对任意比重的
11、犷物组合进行有效的分选。这种被加重的特定介质为一种强顺徽性溶液或铁磁胶粒的悬浮液，也有的是一种液态的金属。统称磁性流体。利用不均匀磁场对磁性流体所产生的加重作用进行分选的方法，因不加电场的作用，在分选颗粒周围不产生特定涡流，所以叫滋流体静力分选法。利用磁场(均匀滋场或不均匀磁场)和电场的联合作用场对磁性流体产生的加重作用而进行分选的方法，叫微流体动力分选法。磁流体分选中的介质有以下儿种类型:顺磁性液体主要是铁、枯、锰、镍等金属盐溶液，如 MnCI:，F。C13 ，FcZ(50 、)3 等。铁磁性胶粒悬浮液有磁铁矿超细粒小于微米)的煤油悬浮液对于磁流体动力分选时所用的分选介质，凡强电解质溶液都可
12、，如NaOH，NaCI，H:50等。液态金属也可用做磁流体动力分选的介质。初步试验用低熔点金属如伍德合金，露西合金等。3、化学选矿的发展化学选矿是近廿年发展起来的一门介于选矿、冶金和化工的边缘学科。按传统的界限，化学选矿是处理难选的原矿或对复杂的粗精矿的进一步加工，得到一种最终精矿。而化学冶金(湿法冶金) 则是处理选矿后的最终精矿，得到一种或数种金属。代，由于工业发展对金属材料的数量和质量的更高要求;节约能源的要求;以及对原矿废渣和尾矿的综合利用的要求等，促进化学选矿迅速发展，不仅跨越了选矿与冶金的传统界限，甚至在其些环节上，打破了先选矿后冶金的顺序。在化学选矿中，除药剂浸出与细菌浸出、磁化焙
13、烧。离析法及直接还原等法外，近来在浸出一一沉淀一一浮选法 LPF 和浸出一一离子交换一一浮选法 LIF 都有新的进展。并采用火法预处理的方法，使极细粒浸染矿石的晶粒长大，以克服进一步分选中的困难。结合环境保护的要求，用化学达扩的方法处理冶金的废渣等，并回收有用金反的新工艺，发展也很迅速。在这方面不仅应用选矿的破碎、筛分与磨矿等手段，而且利用被处理物料的物理、化学和物理化学特性，进行重选、磁选、浮选和化学选矿等标准的选矿方法。所以新近建设的某些冶炼厂，往往在最初设计和建厂二时就虑了炉渣或其他废渣处理工段，这就形成了先冶炼后“选矿”的完整工序。如日本用化选方法，从炼锌废渣中回收金属。即用50:在高
14、压釜甲浸出锌渣，使绝大部分的锌、铁、镐、铜、砷等被溶解。再用 H:S 脱铜，生成 CuS 沉淀，然后分别用化学方法取出铁，锅等金属。近十多年对鳌合萃取剂的研究成果，特别是在铜生产中成功地应用了脂肪烃为骨架的OH。一。基。(R 一I1NOHll 一 C 一 R(Lix)克服了其他萃取剂选择性较差在水相中溶解度较高等缺点，使重金属的水冶和化学选矿进入了新的阶段。此外，化学微生物选矿法也是近代选矿研究的一个课题。4、关于微细粒分选法的进展呈胶体状态的微细颗粒在各种选矿方法中不但不易回收，而且影响选别指标的进一步提高。据统计，仅在美国的选矿工业中，损失在废弃矿泥中的有用金属，相当于被开采出的磷矿石的三
15、分之一，铜矿石的六分之一，铁矿石的十分之一。因此，在最近十几年来，在微细粒分选方面的研究，有很大的进展。例如:、以钢毛为介质的高梯度强磁选机:汀于微细粒来说，要充分有效地发挥磁力的作用，主要是提高磁场梯度，同时尽可能减少聚砒介质本身所占的磁场空间。1970 年出现一种以不锈钢的绒毛做为聚磁介质，不但大大增加了胶体状颗粒的粘着，而钢绒毛只占磁场空问体积的 5 一 10 次。当线圈通以直流电流后，钢毛被磁化，钢毛之间产生很高的磁场梯度，顺磁性的细粒即粘附在钢毛上。过一定时间后，通以交流电退磁，用水将粘附在钢毛上的微细粒冲下。、载体浮选(背负浮选):这种方法是先将要分选的微细粒物料经一定的物理化学处
16、理后，再让其选择性地吸附在易浮且较粗大的颗粒上，最后一起进行浮选。如苏联一选厂处理的铜矿石，大量的辉铜矿是胶珑状产出。又经过磨矿，生成大量的次生矿泥，其表面极易氧化而难以浮选。该厂先将粗粒辉铜矿(O，2 一 0.074 毫米) 用非极性油处理，使表面的疏水性增加，然后与微细粒一起浮选则回收率高达 95%，精矿品位高达 40 一50%。这一方法，由于载体与微细粒为同一种矿体与微细粒再分离作业。、选择性式絮凝分选:使用某种化学药剂，使某种矿物的微细颗粒选择性絮凝后，再用通常的浮选法达到有效分选的目的。现在，主要在赤铁矿的反浮选工艺上得到工业上的成功应用。先将矿浆加入分散剂(如苛性钠，硅酸钠等)，使
17、整个矿浆形成相对稳定的不沉淀的悬浮液。再加入絮凝射一(如淀粉，氯化钙等)，使赤铁矿的细粒很快絮凝沉降，而主要由氧化硅或硅酸盐组成的细粒保持悬浮，再用阳离子扑收剂进行反浮选，可得精矿品位高于 65%的优良指标。总之，选择絮凝法的成功分选，首先应使矿浆形成高度分散的悬浮液。把选择性絮凝与选择性分散构成一个联合工艺来研究。国外试用的选择性絮凝剂有:聚丙烯晴衍生物，梭甲基纤维素，木薯淀粉，海藻酸该等，进一步扩大品种的目标是使絮凝剂既要保留线性高分子聚合物的结构，又要引入适当的具有络合作用的功能团。、其他微细粒分选的方法如电解气浮选，超压浮选，真空浮选等，部有肯足的研究成果。三、自动化问题如果说六十年代
18、是选矿厂仪表化的大发展，那么，七十年代就是向电子计算机控制的全厂自动化发展。这方面所取得的进展，由单机自动化、局部集中控制、自动检测与调节，逐步实现由计算机控制的最佳化系统。自动化水乎较高的国家有加拿大、芬兰、美国、日本、西德、法国、澳大利亚、瑞典等国。目前世界上全盘自动化的选厂还不多。如美国的比尤特铜选厂实现全面自动化后，日处理 3.6 万吨矿石，现场没有直接操作人员，全由中央控制室操纵。实践说明，选厂实现自动化以后，可以稳定生产指标，提高产品质量，提高生产能力，降低成本，还可以改善劳动条件。自动化控制的程序，可归纳为传感一二发出指令一、执行操作。在选矿厂的执行操作机构大量的是各种控制阀和给
19、药机等。可采用机械的、电磁的、气动的方法或通过对双向电动机及步进电动机的遥控来实现。这方面的问题己有多年的墓础，也比较容易。解决比较困难的是针对选矿产的实况，及时发出指令，以实行最佳化控制。这就要求设备和流程既合理稳定，又要可靠，同时对过程要有深刻的认识数学概括，建立模型，求定参数，才能准确发出指令，这对比较复杂的选矿过程来说，需进一步研究解决的问题还很多。关于传感问题，也是选矿自动化的一个难题。直到近几年，才有少量的传感器能在颗粒成较粗、腐蚀和磨损严重、泡沫的粘等特殊条件下，得到较可靠的效果。这也是选厂实现全面自动化比较迟缓的原因。从选扩过程的各个环节来看，给矿量、矿桨流量，矿桨浓度、分级机
20、返砂量、各种料位、pH 值量测以及咨种设备故障的报警等检测仪表和传感器，都己解决或基本解决。比软困难的是对各种产品的品位检测和矿浆粒度检测。在品位检测仪表和传感器的近期进展，应属 X 射线萤光分析仪。其原理是用 X 射线源照射矿浆样品，不同元素的原子受到激发而放射出不同的萤光 X 射线( 二次射线)这种萤光 X 射线，被一种由超纯硅制成约探测器接收，将射线能转换为电脉高度分析器，转变为 X 射线能谱。根据特征谱线波长与原子序数的关系来进行元素的定性或定量分析。设特征谱线的波长为入，原子序数 Z，则入一于二 f(Z)。据此可测定从 9 号元素氟到 92 号元素铀。澳大利亚在六十年代末期又发展了一
21、种利用放射性同位素源代替 X 射线管的在线”分析新仪器。具有浸入矿桨的探头，取了矿浆的取样系统。近年芬兰奥托昆普公司又发展了一种多元素同位素 X 射线分析探头，同时可测矿浆中的六个元素。其光谱仪包括 14 条不同的分析管路，另一条管路上装有标准样，可进行校验。每条管路的分析时问 20 秒，分析全过程约为七分钟。目前，X 射线萤光分析仪只能测出矿浆中某种元素的总合量，而不能分别测出某种金属在各种矿物中的含量。所以还不能完全代替化学分析的方法。矿浆粒度的检测仪表和传感器的新近发展。七十年代初，出现了一种 PSM 一 100 型的粒度分析仪。原理是:当超声波在矿浆中传播时，其能量的衰减是矿浆浓度、粒
22、度和超声波频率三者的函数。若合理选定频率，在一定的矿浆浓度条件下，通过测量穿过矿浆后的超声波强度来检测粒度的变化。这种仪表的适用范围是一 270 目占 20 一80%，而不能检测粒度的更细级别。x973 年又出现的一种 PSM 一 200 型超声波粒度分析仪，能测一 500 目占 90%的粒度。这种分析仪主要是用更高的超声波频率和更大的功率。并且增加了去磁的装置，以适应对滋性矿石颗粒的粒度测定。最近，在美国生产了一种激光矿石粒度测定仪。其原理是当激光束穿过矿石颗粗时，即产生衍射，衍射的光通量与颗粒大小有关，利用光电元件测量光通量就可刘定粒度大小。适用范围是 2 一 20 侧坟米，同时可以给出粒
23、级的百分比和壮度的分布数据。选厂自动化的发展至今仍有一些重要的工艺参数的自动检测没有很好地解决。如矿石中矿物的结构禾性质方面的参戮，浮选药剂作用行为的工艺参数等。四、洁净化(环境保护)近代各种工业的发展，排出大量废渣、废水、废气和噪音，污染了自然环境，危害着人类和生物的生活与生存。选矿工业与其他工业一样，除排出有害的废水与废气外，还大量地排出尾矿。随着原矿品位的降低和生产率的提高，尾矿量越来越多。仅据西方统计，1969 年的选矿总量是 8 亿多吨，1975 年就达到 11 亿多吨，这些矿石的 7098%是当做尾矿排出的，环境污染的问题日益严重。过去对环境保护往往是消极的理解，当人类对自然现象的
24、本质和规律认识深化，环境科学的兴起以后，环境保护就充实了积极的涵意。这是因为环境科学的基本内容是研究大气圈、水国、生物圈、岩石圈，以及与其他宇宙体的联系与演化的科学。它不但研究环境的成分和各成分间的物质、能量交换和地区差异，而且研究对环境中的化学元素和能量转化、迁移、分布的规律，使人类能够予以影响和控制，从而运用这些规律去改造环境，使人类赖以生存和生活的自然环境向有利于人类的方向发展。选矿废渣的处理，除根据所含成分的不同，可以做建筑材料、玻璃、陶瓷、水泥以及炼铝的原料外，尼矿再选也是一个主要研究方向，并和湿法冶金街接起来，形成冶金联合企业的一个组成部分。工业和许多工业普遍重视的问题。各国都在积
25、极研究，提出了多种方案。如使用各种金属离子中和的中和法;絮凝沉淀法; 以活性炭吸附水中的油污和有机离子的吸附法;利用矿物细泥吸附各种重金属离子的研究还提出了尾矿与城市废水混合，经吸附、夭然氧化和生物分解作用，净化皮水的建议。此外还有离子交换法、薄膜渗透法、离子浮选法等许多方法。废气和噪音对环境的污染也是很严的，这方面的研究也有进展。在十二届国际选矿会议上，也有这方面的研究论述。随着环境科学的兴起。生态学也受到了很大重视。选矿生态学者正研究尾扩水养鱼、种植水生植物和利用其中的微量元素做农肥等。尾矿场的绿化植被、环境美化等也是一个发展的方向。参考文献:.选矿专辑(一) 一一中南矿:jb 学院科技情
26、报室2.国外金属选矿 1976 年 561977 年 5;1977 年 12;1978 年 123。采矿、选矿现状和发展动向一一北京市科技情报研究所4.国内外铁矿石选矿现状及发展趋势一一安徽省科技情报研究所5。国内外选矿药剂发展动向一一冶金部矿冶研究院6。(超导电材料):科学出版社7。MiningEngineering1976，No.2;1977，No。2。8。WorldMining1975、No.7;1976，No.7;1977，No.1，No.7 。9.Canad.Min.J.1977，3。10.日本矿业会志 1977，23。11。QuarryMineandpit.15，No.5，1976
27、12.MiningAnnualRevieW19762.馆藏图书:题名/责任者: 非金属矿物加工技术基础/王利剑主编 田文杰, 张冬阳副主编出版发行项: 北京:化学工业出版社,2010ISBN 及定价: 978-7-122-07786-8/CNY45.00载体形态项: 224页 :图;26cm个人责任者: 王利剑主编个人次要责任者: 田文杰副主编个人次要责任者: 张冬阳副主编学科主题: 非金属矿物-加工中图法分类号: TD97书目附注: 有书目 (第223-224页)提要文摘附注: 本书主要内容包括：非金属矿物化学；非金属矿物选矿提纯技术；非金属矿物粉体加工技术；非金属矿物原料加工与应用实践；非
28、金属矿物材料的检测与表征相关图书:选矿原理与工艺网页阅读阅读器阅读(电信 | 网通) 下载本书作者：于春梅，闻红军主编出版时间：2008.5页数：208主题词：选矿-高等学校：技术学校-教材中图分类号：TD9上传人：szzt06600(0人评分)0.0%0.0%0.0%0.0%0.0%我要评分：图书简介本书系统地介绍了重力选矿、浮游选矿、磁力选矿等各种选矿工艺的基本理论及操作技术，并介绍了选矿试验与检查等内容。相关论文：1磁黄铁矿高温退火实验在选矿中的应用价值作者：林硕 何剑 吴小庆2.近年我国复杂难选铁矿石选矿技术进展作者： 孙炳泉 Sun Bingquan作者单位：中钢集团马鞍山矿山研究院
29、期 刊：金属矿山 ISTICPKUJournal：METAL MINE年，卷(期) ：2006, (3)分类号：TD85关键词：难选铁矿石 菱铁矿 褐铁矿 鲕状赤铁矿 复合铁矿石机标分类号：TD9 TD8机标关键词：铁矿石选矿难选铁矿石合理开发利用研究方向性质特点铁矿资源矿石资源技术进展供求矛盾工业经济综述钢铁安全我国铁矿山发展动向、选矿技术发展现状及存在的问题作者： 余永富 YU Yong-fu作者单位：长沙矿冶研究院,湖南,长沙,410012期 刊： 矿冶工程 ISTICPKUJournal：MINING AND METALLURGICAL ENGINEERING年，卷(期) ：2006,
30、 26(1)分类号：TD92关键词：铁矿山 发展趋势 选矿技术 问题与对策机标分类号：TD8 TN机标关键词：矿山发展选矿技术铁矿山解决问题技术进展发展状况发展趋势国内对策学位论文：选矿环水自动控制系统设计及实现作者： 顾伟臣学科专业：控制理论与控制工程授予学位：硕士学位授予单位： 东南大学东南大学导师姓名：陈夕松学位年度：2007语 种： chi分类号：TP273.5 TD928.9关键词： 选矿环水系统 分布式 PID解耦控制 模糊控制 综合自动化 PLC-SCADA外文期刊：【篇名】 Is Beneficial Elitism Beneficial?【作者】 Hobbs, Jack A.【刊名】 Studies in Art Education【ISSN】 0039-3541【年卷期】 1988年29卷3期【页码】 275页 共281页2.【篇名】 Beneficial Constraints: Beneficial for Whom?【作者】 Wright, Erik Olin【刊名】 Tempo Social【ISSN】 0103-2070【年卷期】 2004年16卷2期
