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非金屬礦選礦的特點

非金屬礦物資源在近代社會中的重要作用一向被人們重視,現代科學技術的進步,要求提供制造各種特性材料的原則,這在很大程度上有賴于非金屬礦。人們都知道,對當今社會產生重大影響的幾項新技術,無不與非金屬礦有關。如用硅作半導體,刷新了微電子技術,應用蘭寶石作為激光器的工作物質,開拓了六十年代以來重大科研成果之一的激光技術;用石英作光導玻璃纖維,為光通訊開辟了新紀元等等。但是,也應看到人類對非金屬礦物性能的認識還處于初始階段。如今,非金屬礦物資源的需求量逐年趨于增加,但與金屬礦物資源相比,不論在原料資源的確保及其選礦方法改進方面,一般似乎不大注意。可是,伴隨低品位礦物的開發,必然要產生低品位礦床的合理利用問題,而且,由于科學技術的進步和發展,對各種工業原料礦物的質量條件提出更嚴格的要求。所以,近年來,人們對原料選礦的重要性更加重視起來。
        通常,所謂非金屬礦物資源,是與金屬礦物資源相對而言的。在按其產狀及用途分類時,可將非金屬礦物資源大致分為土建原料、硅酸鹽原料、化學工業原料、輕金屬原料及其他原料。自然界蘊藏著極為豐富的礦產資源。但是,除少數富礦外,一般品位(即礦石中有價成分含量的百分數)都較低。這些礦石若直接冶煉,技術困難,也不經濟。因此,冶金對礦石的品位有一定要求。如:鐵礦石中鐵的品位最低不得低于45%一50%;銅礦石中銅的品位最低不得低于3%一5%。因此,對低品位的貧礦石,必須在冶煉前進行選礦。其次,礦石中往往都含有多種有用成分,必須事先用選礦方法將它們分離成單獨的精礦才能進一步被利用。礦石中除了有用成分外,往往含有有害雜質,如鐵礦石中含有害雜質硫、磷等。這些有害雜質在冶煉前應盡可能用選礦方法除去,否則會使冶煉過程復雜化,影響冶煉產品的質量。
        眾所周知,我國是一個資源大國,但在我國經濟騰飛的幾十年中,對原料的消耗量也是相當大的,值得注意的是,我們在發展的同時,對于確保原料資源及有關提高采礦方法的效率等問題,似乎不太關心。然而,能源的消耗量是如此之大,近年來,諸如粘土、硅石、陶土、石膏等極普通的原料,也逐漸顯示出有質量降低和資源枯竭的趨勢,因而有關部門才對此產生了深刻的認識,一方面積極開發未利用的資源,另一方面利用新型的選礦技術,逐漸提高了產品質量和均勻性以及原料的最大化利用。
        選礦就是利用礦物的物理或物理化學性質的差異,借助各種選礦設備將礦石中的有用礦物和脈石礦物分離,并達到使有用礦物相對富集的過程。選礦學是研究礦物分選的學問,是分離、富集、綜合利用礦產資源的一門技術科學。
        非金屬礦最突出的特點是礦種多。目前,世界上開發利用的非金屬礦產200余種(包括寶玉石),中國已發現有經濟價值的非金屬礦產有100多種。非金屬礦產的又一個突出特點是各礦種的性質差異很大,共性很少。例如,在這個大家
族里,既有自然界中硬度最大的金剛石,又有最軟的滑石;既有價值連城的珍稀寶石,又有量大價廉的土、砂、石。物性和價值的天壤之別,決定其采礦、選礦、加工方法千差萬別。再加上多數非金屬礦是以有用礦物集合體或巖石為利用對象,在選礦作業中,保護有用礦物晶體,保持礦物的使用價值不降低,成為確定選礦工藝和設備選型的主要原則,因此,非金屬礦選礦比其他固體礦產復雜得多。
        選礦過程通常是由選前的礦石準備作業、選別作業和選后的脫水作業所組成的連續生產過程。為了從礦石中選出有用礦物,必須先將礦石粉碎,使其中的有用礦物和脈石達到單體解離。有時為了滿足后繼作業對物料粒度的特殊要求,也需在中間加入一定粉碎作業。選前的準備工作通常分為破碎篩分作業和磨礦分級作業兩個階段進行。破碎機和篩分機多為聯合作業,礦機與分級機常組成閉路循環。它們分別是組成破碎車間和磨選車間的主要機械設備。
        選別作業是將已經單體解離的礦石,采用適當的手段,使有用礦物和脈石分離的工序。
最常用的方法有:
    (1)浮游選礦法(簡稱浮選法)浮選是根據礦物表面的潤濕性的不同,添加適當藥劑,在浮選機中分選礦物的方法。它應用廣泛,可用來處理絕大多數礦石。
    (2)磁選法。磁選是根據礦物磁性的不同,在磁選機中進行分選的方法。主要用來處理黑色金屬礦石和稀有金屬礦石。  
    (3)重力選礦法(簡稱重選法)重選是利用密度不同的礦物在介質(水、空氣或重介質)中運動速度和運動軌跡的不同,而達到分選的方法。它廣泛用來選別鎢、錫、金和鐵、錳等礦石,其他有色金屬、稀有金屬和非金屬礦石也常用重選法分選。重選是在各種類型的重選設備中進行的。
    另外,還有根據礦物的導電性、摩擦系數、顏色和光澤等不同而進行選礦的方法,如電選法、摩擦選礦法、光電選礦法和手選法等。絕大多數的選后產品都含有大量的水分,這對于運輸和冶煉加工都很不利。因此,在冶煉以前,需要脫除選礦產品中的水分。脫水作業常常按下面幾個階段進行:
    (1)濃縮。濃縮是在重力或離心力作用下,使選礦產品中的固體顆粒發生沉淀,從而脫去部分水分的作業。濃縮通常在濃縮機中進行。
    (2)過濾。過濾是使礦漿通過一透水而不透固體顆粒的間隔層,達到固液分離的作業。過濾是濃縮以后的進一步脫水作業,一般在過濾機上進行。
    (3)干燥。干燥是脫水過程的最后階段。它是根據加熱蒸發的原理減少產品中水分的作業。但只有在脫水后的精礦還需要進行干燥時才用。干燥作業一般在干燥機中進行,也有采用其他干燥裝置的。由濃縮、過濾、干燥等工序構成的輔助車間稱為脫水車間。
非金屬礦物的選礦與提純目的有以下幾點:
   (1將礦石中有用礦物和脈石礦物相分離,富集有用礦物;
   (2除去礦石中有害雜質;
   (3盡可能地回收伴生有用礦物,充分而經濟合理地綜合利用礦產資源。
目前非金屬礦提純常用的方法:浮選法、重選法、磁選法、電選法、化學選礦法、光電揀選法、摩擦洗礦以及近些年出現的超細顆粒的選礦方法等。
非金屬礦分選提純特點:
   (1)非金屬礦選礦的目的通常是為了獲得具有某些物理化學特性的產品,而不是為獲得礦物中某一種或幾種有用元素。
   (2)非金屬礦選礦過程應盡可能保持有用礦物的晶體結構,以免影響它們的工業用途和使用價值。
   (3)非金屬礦選礦指標的計算一般以有用礦物的含量為依據,多以氧化物的形式表示其礦石的品位及有用礦物的回收率,而不是礦物中某種元素的含量。
   (4)非金屬礦選礦提純不僅僅富集有用礦物,除去有害雜質,同時也粉磨分級出不同規格的系列產品。
1.揀選和摩擦洗礦
   (1)揀選:揀選是利用礦石的表面特征、光性、電性、磁性、放射性及礦石對射線的吸收和反射能力等物理特性,使有用礦物和脈石礦物分離的一種選礦方法。揀選主要用于塊狀和粒狀物料的分選,如除去大塊廢石或揀出大塊富礦。其分選粒度上限可達250~300mm,下限為10mm,對于個別貴重礦物(如金剛石),下限可至0.5~1mm。
    非金屬礦物的分選來說,揀選具有特殊作用,可用于預先富集或獲得最終產品,如對原生金剛石礦石,采用揀選可預先使金剛石和廢石分離,對金剛石粗選和精選,采用揀選可獲得金剛石成品。同樣,對于大理右、石灰石、石膏、滑石、高嶺土、石棉等非金屬礦物,均可采用揀選獲得純度較高的最終成品。揀選又可分為以下兩種方式:
A:人工揀選:
根據礦石和廢石之間的外觀特征(顏色、光澤、形狀等)用手揀出礦石和廢石。分正手選(從物料中揀出有用礦物)和反手選(從物料中揀出廢石)兩種。主要用于機械方法不好揀選或保證不了質量的礦石,如揀選長纖維的石棉、片狀云母,從煤系高嶺石中揀出大塊廢石(石英、長石)等。手選是最簡單的揀選方式,但勞動強度大、效率低。人工揀選一般在手選場、固定格條篩、手選皮帶機和手選臺上進行。常用手選設備有手選皮帶和手選臺兩種。手選皮帶要求平皮帶,寬度不大于1.2m,速度為0.2~0.4m/s,傾角不大于15度,距地面高0.7~0.8m,照明距地面高2m。手選臺一般按4人面積3.2m2計。
B:機械揀選:
根據礦石外觀特征及礦石受可見光、X射線、γ射線照射后反映的差異或礦石天然輻射能力的差別,借助儀器實現礦石和脈石分離的選礦方法。如放射性揀選γ射線;射線吸收揀選(γ吸收法、x射線吸收法,中子吸收法);發光性揀選(γ熒光法、x熒光法、紫外熒光法、紅外線法);光電揀選(表面光性揀選);電磁性揀選。
    采用哪種揀選方式較為合理,主要由礦石特性所決定,礦石性質不同,揀選方式也不同。
   (2)摩擦洗礦:摩擦洗礦是處理與粘土膠粘在一起或含泥多的礦石的一種工藝,包括碎散和分離兩項作業。通常礦物以水介質浸泡,沖洗并輔以機械攪動(必要時須配加分散劑),借助于礦物本身相互之間的摩擦作用,將被礦泥粘附的礦物顆粒解離出來并與粘土雜質相分離,稱之為摩擦洗礦。擦洗(摩擦洗礦)既可作為其他提純作業的前期準備,也可單獨完成礦物的提純。
2.重力選礦
    重力選礦簡稱重選。它是根據礦物間密度的差異,在一定的介質流中(通常為水、重液或重懸浮液),借助流體浮力、動力或其他機械力的推動而松散,在重力(或離心力)及粘滯阻力作用下,使不同密度(粒度)的礦物顆粒發生分層轉移,從而達到有用礦物和脈石分離的提純方法。采用重選,有用礦物和脈石間密度差值越大,越有利分選,越小分選則越困難。重選通常是在垂直重力場、斜面重力場和離心力場中進行。
    在重選提純過程中,影響重選指標的因素主要有:礦物密度、礦粒大小及形狀、介質性質、設備類型及操作條件等。
3.浮選
    浮選是利用礦物表面性質(疏水性或親水性)的差異,在氣—液—固三相界面體系中使礦物得以分離的選礦方法。礦物顆粒表面的潤濕是由水分子結構的偶極性及礦物晶體構造不同引起的,潤濕性即礦物被水潤濕的程度。易被水潤濕的礦物稱為親水性礦物,不易被水潤濕的礦物稱為疏水性礦物。礦物的潤濕性決定著礦粒與氣泡發生碰撞接觸時,是否能附著于氣泡,也即潤濕性決定了礦粒的天然可浮性。表面潤濕性強的礦物(親水性礦物),天然可浮性差;反之天然可浮性好;礦物表面的潤濕性—即親水或疏水程度通常用接觸角來衡量。
    單純利用礦物表面天然可浮性進行礦石各礦物的浮選分離是有限的,
通常要借助一定的浮選藥劑,使礦物易于同氣泡接觸,即提高礦物的可浮性,浮選劑在固一液界面的吸附影響著礦物的可浮性,而這種吸附又受礦物表面電性的影響;因此,礦物表面電性同其可浮性有著必然的聯系。
浮選工藝中常見以下藥劑:
 (1)起泡劑。分布在水氣界面上的有機表面活性物質,如常用的松油、甲酚油、醇類等。
(2)捕收劑。它的作用是改變礦物表面的疏水性,使浮游的礦粒粘附在氣泡上。根據它們的作用性質又分為非極性捕收劑(烴),陰離子捕收劑(如脂肪酸等),陽離子捕收劑(如脂肪胺)等。
(3)調整劑。包括活化劑與抑制劑,改變礦粒表面的性質,影響礦物與捕收劑的作用,調整劑也用于改變水介質的化學或電化學性質的,如改變礦漿PH值和其中捕收劑的狀態。調整劑一般為無機化合物。
    但在實際應用過程中,許多有機浮選藥劑,常常具有起泡與捕收兩種性質,一個藥劑在一個過程中用作起泡劑,而在另一個過程中可能又以捕收劑的形式出現,如果按用途分類必然會造成混亂。因此,在討論或介紹浮選藥劑問題時候,按有機化學的基本分類,或者按有機化合物的官能團分類,并適當考慮在浮選實踐上的用途是比較合理的。
浮選新工藝——超細顆粒的分選技術
    微米級的礦物顆粒(粒度小于10微米),由于質量小,比表面積大,表面能高,表面電性強,用常規的選礦工藝進行分選效果較差. 超細顆粒的分選技術:剪切絮凝浮選;載體浮選;乳化浮選;油團聚分選;高分子絮凝分選等。
4. 磁選與電選
    磁選是在不均勻磁場中,利用各礦物間磁性差異而使不同礦物實現分離的提純方法。多用于黑色金屬礦石的選別和有色、稀有金屬礦石的精選。非金屬礦的磁選,即是從非金屬礦物原料中除去含鐵等磁性雜質,而達到非金屬礦物提純的目的。   
    電選是利用各種礦物的電性差別,在高壓電場中實現礦物分選的一種選礦方法。它廣泛地應用于有色、黑色金屬和非金屬礦物的分選。
(1)礦物磁選過程:磁選是在磁選設備中進行。被選礦石給入磁選設備的分選區后;礦物顆粒受到磁力和機械力(包括重力、離心力、水流動力等)的聯合作用,磁性不同的礦粒受到不同的磁力作用。由于作用在各礦物顆粒上的磁力和機械力的合力不同從而實現了磁性強的礦物和磁性弱的礦物(無磁性礦物)的磁選分離。        
A:高梯度磁選和超導磁選
 a:高梯度磁選:高梯度磁選機也是濕式強磁選機,它通過兩個途徑來獲得大的磁場力,–是磁場強度H,二是磁場梯度。梯度定是由于采用了特殊的聚磁介質—鋼毛,而大大提高其磁場作用力。
  b:超導磁選:超導磁選機是把其磁性材料由鐵磁體改為超導體。結構可分為三個系統:超導磁系、制冷系統和分選系統。
B:臥式串罐往復式高梯度超導磁選機由螺線管式超導磁系、分選罐列、鐵磁屏、液壓往復運動裝置和機座組成。臥式串罐往復式高梯度超導磁選機分選過程:工作時,超導磁體激磁,一個分選罐位于磁場空腔內,給人礦漿,捕獲磁性粒子,洗滌磁介質。另一個分選罐位于相應的磁屏腔內等待工作。當往復罐借往復傳動裝置退出磁場時,到達相應的磁屏腔內,沖出介質上的磁性粒子。原停在磁屏腔內的另一分選罐進人磁場,依次往復重復前一個分選罐進行的程序。這種方法允許超導磁體像永磁體一樣工作而不消耗能量,可使制冷系統的能耗降到最低限度。
(2)電選:電選是在電選機的電場中進行。礦物顆粒給入電場后,由于導電性質的不同,使得礦粒在電場中以某方式帶不同性質的電荷或帶不同數量的電荷。從而受到不的電場力的作用,以實現分離。礦物顆粒在電場中除電場力的作用外,還受離心力、重力的聯合作用。
 
 ——本信息僅供參考

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