[拼音]：xuankuang

[外文]：mineral processing

用物理或化學(xué)方法將礦物原料中的有用礦物和無(wú)用礦物（通常稱脈石）或有害礦物分開(kāi)，或?qū)⒍喾N有用礦物分離開(kāi)的工藝過(guò)程，又稱“礦物加工”。產(chǎn)品中，有用成分富集的稱精礦；無(wú)用成分富集的稱尾礦；有用成分的含量介于精礦和尾礦之間，需進(jìn)一步處理的稱中礦。金屬礦物精礦主要作為冶煉業(yè)提取金屬的原料；非金屬礦物精礦作為其他工業(yè)的原材料；煤的精選產(chǎn)品為精煤。選礦可顯著提高礦物原料的質(zhì)量，減少運(yùn)輸費(fèi)用，減輕進(jìn)一步處理的困難，降低處理成本，并可實(shí)現(xiàn)礦物原料的綜合利用。由于世界礦物資源日益貧乏，越來(lái)越多地利用貧礦和復(fù)雜礦，因此需要選礦處理的礦石量越來(lái)越大。目前，除少數(shù)富礦石外，金屬和非金屬(包括煤)礦石幾乎都需選礦。

早期的選礦，是利用礦物間的物理性質(zhì)或表面物理化學(xué)性質(zhì)的差異，但不改變礦物化學(xué)組成的物理選別過(guò)程，主要用于處理金屬礦石，稱“礦石選別”。以后擴(kuò)展到非金屬礦物原料的選別，稱“礦物選別”。后來(lái)，把利用化學(xué)方法回收礦物原料中有用成分的過(guò)程，也納入選礦，稱為化學(xué)選。

選礦經(jīng)歷了從處理粗粒物料到細(xì)粒物料、從處理簡(jiǎn)單礦石到復(fù)雜礦石、從單純使用物理方法向使用物理化學(xué)方法和化學(xué)方法的發(fā)展過(guò)程。早期，人們用手工揀選；后來(lái)，用簡(jiǎn)單的淘洗工具從河溪砂石中選收金屬礦物。中國(guó)湖北銅綠山礦冶遺址中的“船形木斗”就是二千多年前淘洗銅礦石的工具。唐樊綽著《蠻書(shū)》中有“麩金出麗水，盛沙淘汰取之”的記載，描述當(dāng)時(shí)淘金選礦的情況。明《天工開(kāi)物》中有礦石采出后“先經(jīng)揀凈淘洗”，然后“入爐煎煉”，以及錫和其他礦石的選礦記載。歐美于1848年出現(xiàn)了機(jī)械重選設(shè)備──活塞跳汰機(jī)，1880年發(fā)明靜電分選機(jī)，1890年發(fā)明磁選機(jī)，促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。1893年發(fā)明搖床。在浮選廣泛應(yīng)用以前，重選一直是主要的選礦方法。1906年泡沫浮選法取得專利。浮選能處理細(xì)粒復(fù)雜礦石，顯著地促進(jìn)了選礦技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)40年代后，化學(xué)選應(yīng)用于處理氧化銅礦、鈾礦，以后又用來(lái)處理復(fù)雜、難選、細(xì)粒浸染的礦物原料。60年代以來(lái)，細(xì)粒重選、微細(xì)粒浮選、濕式強(qiáng)磁選和選冶聯(lián)合流程都得到很大發(fā)展。

在選礦理論方面，1867年雷廷格爾(P.R.von Rit-tinger)著《選礦學(xué)》，初步形成選礦體系。1903年里恰茲(R.H.Richards)著《選礦》，構(gòu)成獨(dú)立的選礦工程學(xué)。1933年列賓捷爾 (П.Α.Ρeбиндep)著《浮選過(guò)程的物理化學(xué)》，1939年高登(A.M.Gaudin)著《選礦原理》，1940年利亞先科（П.Β.Лященκо）著《重力選礦》，1944年塔格特（A.F.Taggart）著《選礦手冊(cè)》，1950年米切爾(D.R.Mitschell)著《選煤學(xué)》，使選礦形成獨(dú)立的學(xué)科。50年代以來(lái)又有很大發(fā)展。選礦涉及的學(xué)科主要有：礦物結(jié)晶學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)、電磁學(xué)、物理化學(xué)、表面化學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)以及過(guò)程的數(shù)學(xué)模擬和自動(dòng)控制等。

中國(guó)于20世紀(jì)20年代出現(xiàn)機(jī)械選礦廠，如湖南水口山選礦廠等。1949年以后，在選礦指標(biāo)、處理量和選礦科學(xué)技術(shù)等方面都有很大發(fā)展。鎢、錫等選礦技術(shù)在某些方面有較高的水平，創(chuàng)制出獨(dú)特的離心選礦機(jī)、振擺溜槽、環(huán)射式浮選機(jī)等新設(shè)備，并最先采用一段離析-浮選法來(lái)回收氧化銅。

選礦過(guò)程主要由解離和選別兩個(gè)基本部分構(gòu)成，包括：

選前礦物原料準(zhǔn)備作業(yè)

有粉碎(包括破碎和磨碎)、篩分和分級(jí)，有時(shí)還包括洗礦。

破碎

將礦山采出的粒度為 500～1500mm的礦塊碎裂至粒度為 5～25mm的過(guò)程。方式有壓碎、擊碎、劈碎等，一般按粗碎、中碎、細(xì)碎三段進(jìn)行。

磨碎

以研磨和沖擊為主。將破碎產(chǎn)品磨至粒度為10～300μm大小。磨碎的粒度根據(jù)有用礦物在礦石中的浸染粒度和采用的選別方法確定。常用的磨礦設(shè)備有：棒磨機(jī)、球磨機(jī)、自磨機(jī)和半自磨機(jī)等。磨碎作業(yè)能耗高，通常約占選礦總能耗的一半。80年代以來(lái)應(yīng)用各種新型襯板及其他措施，磨碎效率有所提高，能耗有所下降。

篩分和分級(jí)

按篩面篩孔的大小將物料分為不同的粒度級(jí)別稱篩分，常用于處理粒度較粗的物料。按顆粒在介質(zhì)（通常為水）中沉降速度的不同，將物料分為不同的等降級(jí)別，稱分級(jí)，用于粒度較小的物料。篩分和分級(jí)是在粉碎過(guò)程中分出合適粒度的物料，或把物料分成不同粒度級(jí)別分別入選。

洗礦

為避免含泥礦物原料中的泥質(zhì)物堵塞粉碎、篩分設(shè)備，需進(jìn)行洗礦。原料如含有可溶性有用或有害成分，也要進(jìn)行洗礦。洗礦可在擦洗機(jī)中進(jìn)行，也可在篩分和分級(jí)設(shè)備中進(jìn)行。

選別作業(yè)

礦物原料經(jīng)粉碎作業(yè)后進(jìn)入選別作業(yè)，使有用礦物和脈石分離，或使各種有用礦物彼此分離。這是選礦的主體部分。選別作業(yè)有重選、浮選、磁選、電選、揀選和化學(xué)選等。

重選

在介質(zhì)(主要是水)流中利用礦物原料顆粒比重的不同進(jìn)行選別。有重介質(zhì)選、跳汰選、搖床選、溜槽選等。重選是選別黑鎢礦、錫石、砂金、粗粒鐵和錳礦石的主要選礦方法；也普遍應(yīng)用于選別稀有金屬砂礦。重選適用的粒度范圍寬，從幾百毫米到一毫米以下，選礦成本低，對(duì)環(huán)境污染少。凡是礦物粒度在上述范圍內(nèi)并且組分間比重差別較大，用重選最合適。有時(shí)，可用重選(主要是重介質(zhì)選，跳汰選等)預(yù)選除去部分廢石，再用其他方法處理，以降低選礦費(fèi)用。隨著貧礦、細(xì)礦物原料的增多，重選設(shè)備趨向大型化、多層化，并利用復(fù)合運(yùn)動(dòng)設(shè)備，如離心選礦機(jī)、搖動(dòng)翻床、振擺溜槽等，以提高細(xì)粒物料的重選效率。目前重選已能較有效地選別20μｍ的物料。重選又是最主要的選煤方法。

浮選

利用各種礦物原料顆粒表面對(duì)水的潤(rùn)濕性(疏水性或親水性）的差異進(jìn)行選別。通常指泡沫浮選。天然疏水性礦物較少，常向礦漿中添加捕收劑，以增強(qiáng)欲浮出礦物的疏水性；加入各種調(diào)整劑，以提高選擇性；加入起泡劑并充氣，產(chǎn)生氣泡，使疏水性礦物顆粒附于氣泡，上浮分離。浮選通常能處理小于0.2～0.3mm的物料，原則上能選別各種礦物原料，是一種用途最廣泛的方法。浮選也可用于選別冶煉中間產(chǎn)品、溶液中的離子（見(jiàn)離子浮選）和處理廢水等。近年來(lái)，浮選除采用大型浮選機(jī)外，還出現(xiàn)回收微細(xì)物料(小于5～10μm)的一些新方法。例如選擇性絮凝-浮選，用絮凝劑有選擇地使某種微細(xì)粒物料形成尺寸較大的絮團(tuán)，然后用浮選（或脫泥）方法分離；剪切絮凝-浮選，加捕收劑等后高強(qiáng)度攪拌，使微細(xì)粒礦物形成絮團(tuán)再浮選，及載體浮選、油團(tuán)聚浮選等。

磁選

利用礦物顆粒磁性的不同，在不均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行選別。強(qiáng)磁性礦物（磁鐵礦和磁黃鐵礦等）用弱磁場(chǎng)磁選機(jī)選別；弱磁性礦物（赤鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦、黑鎢礦等）用強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)選別。弱磁場(chǎng)磁選機(jī)主要為開(kāi)路磁系，多由永久磁鐵構(gòu)成，強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)為閉路磁系，多用電磁磁系。弱磁性鐵礦物也可通過(guò)磁化焙燒變成強(qiáng)磁性礦物，再用弱磁場(chǎng)磁選機(jī)選別。磁選機(jī)的構(gòu)造有筒式、帶式、轉(zhuǎn)環(huán)式、盤(pán)式、感應(yīng)輥式等。磁滑輪用于預(yù)選塊狀強(qiáng)磁性礦石。磁選的主要發(fā)展趨向是解決細(xì)粒弱磁性礦物的回收問(wèn)題。60年代發(fā)明的帶齒板聚磁介質(zhì)的瓊斯?jié)袷綇?qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī)，促進(jìn)了弱磁性礦物的選收。70年代發(fā)明以鋼毛或鋼網(wǎng)為聚磁介質(zhì)的具有高磁場(chǎng)梯度和強(qiáng)度的高梯度磁選機(jī)以及用低溫超導(dǎo)體代替常溫導(dǎo)體的超導(dǎo)磁選機(jī)，為回收細(xì)粒弱磁性礦物提供了良好的前景。

電選

利用礦物顆粒電性的差別，在高壓電場(chǎng)中進(jìn)行選別。主要用于分選導(dǎo)體、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體礦物。電選機(jī)按電場(chǎng)可分為靜電選礦機(jī)、電暈選礦機(jī)和復(fù)合電場(chǎng)電選機(jī)；按礦粒帶電方法可分為接觸帶電電選機(jī)、電暈帶電電選機(jī)和摩擦帶電電選機(jī)。電選機(jī)處理粒度范圍較窄，處理能力低，原料需經(jīng)干燥，因此應(yīng)用受到限制；但成本不高，分選效果好，污染少；主要用于粗精礦的精選，如選別白鎢礦、錫石、鋯英石、金紅石、鈦鐵礦、鉭鈮礦、獨(dú)居石等。電選也用于礦物原料的分級(jí)和除塵。電選的發(fā)展趨向是研制處理量大、選別細(xì)粒物料效率高的設(shè)備。

揀選

包括手選和機(jī)械揀選。主要用于預(yù)選丟除廢石。手選是根據(jù)礦物的外部特征，用人工挑選。這種古老的選礦方法，某些礦山迄今仍在應(yīng)用。機(jī)械揀選有：

（1）光揀選，利用礦物光學(xué)特性的差異選別；

（2）X射線揀選，利用在 X射線照射下發(fā)出熒光的特性選別；

（3）放射線揀選，利用鈾、釷等礦物的天然放射性選別。70年代開(kāi)始出現(xiàn)了利用礦物導(dǎo)電性或磁性的電性揀選和磁性揀選。

化學(xué)選

利用礦物化學(xué)性質(zhì)的不同，采用化學(xué)方法或化學(xué)與物理相結(jié)合的方法分離和回收有用成分，得到化學(xué)精礦。這種方法比通常的物理選礦法適應(yīng)性強(qiáng)，分離效果好，但成本較高，常用于處理用物理選礦方法難于處理或無(wú)法處理的礦物原料、中間產(chǎn)品或尾礦。隨著成分復(fù)雜的、難選的和細(xì)粒的礦物原料日益增多，物理和化學(xué)選礦聯(lián)合流程的應(yīng)用越來(lái)越受到重視?；瘜W(xué)選成功應(yīng)用的實(shí)例有氰化法提金、 酸浸-沉淀-浮選、離析-浮選處理氧化銅礦等。溶劑萃取、離子交換和細(xì)菌浸取等技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)了化學(xué)選的發(fā)展。它的發(fā)展趨向是：研制更有效的浸取劑和萃取劑，發(fā)展生物化學(xué)方法，降低能耗和成本，防止環(huán)境污染。

此外，還有礦物原料在斜面運(yùn)動(dòng)或碰撞時(shí)利用其摩擦系數(shù)、碰撞恢復(fù)系數(shù)的差異進(jìn)行選別的摩擦與彈跳選等。

選后產(chǎn)品處理作業(yè)

包括精礦、中間產(chǎn)品、尾礦的脫水，尾礦堆置和廢水處理。選礦主要在水中進(jìn)行，選后產(chǎn)品需要脫水干燥。方法有重力泄水、濃縮、過(guò)濾和干燥。塊狀和粗粒物料可用脫水篩、螺旋分級(jí)機(jī)和脫水倉(cāng)等進(jìn)行重力泄水。細(xì)粒物料用濃縮機(jī)或水力旋流器和磁力脫水槽等濃縮，再經(jīng)真空過(guò)濾機(jī)過(guò)濾。70年代研制出連續(xù)自動(dòng)壓濾機(jī)，可以進(jìn)一步降低水分。也可加入絮凝劑和助濾劑，以加速細(xì)粒物料的濃縮和過(guò)濾效率。必要時(shí)濾餅還要經(jīng)過(guò)干燥機(jī)干燥。近年出現(xiàn)的流態(tài)化干燥法和噴霧干燥法可以提高干燥效率。尾礦通常送尾礦庫(kù)堆存，有時(shí)先經(jīng)濃縮后再進(jìn)行堆存。尾礦水可回收再用。不合排放標(biāo)準(zhǔn)的廢水須經(jīng)凈化處理(見(jiàn)尾礦及廢水處理)。舊尾礦場(chǎng)地要進(jìn)行植被、復(fù)田。

選礦過(guò)程的自動(dòng)控制

使用在線檢測(cè)儀表 (如γ射線濃度計(jì)、超聲波粒度測(cè)定儀、X熒光分析儀等)、自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備和計(jì)算機(jī)，對(duì)選礦過(guò)程中的單個(gè)參數(shù)、單一機(jī)組進(jìn)行檢測(cè)和自動(dòng)調(diào)節(jié)，以至對(duì)車間或全廠進(jìn)行集中控制，以提高選礦指標(biāo)和勞動(dòng)生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件和實(shí)行科學(xué)管理。70年代以來(lái)，使用計(jì)算機(jī)控制的選礦廠不斷增加，穩(wěn)定化控制日漸成熟，并在此基礎(chǔ)上向最佳化控制發(fā)展。對(duì)磨礦、浮選過(guò)程的數(shù)學(xué)模擬，為實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)最佳化控制創(chuàng)造了條件。

目前只建立了若干過(guò)程的半經(jīng)驗(yàn)、半理論的機(jī)理模型，尚未能實(shí)現(xiàn)全部最佳化控制。

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