第四章　重力选矿

一、基本概念

1.什么是重力选矿？

重力选矿简称重选，是根据矿物密度不同而分离矿物的选矿方法。进行重选时除了要有各种重选设备之外，还必须有介质（空气、水/重液或重悬浮液）。重选过程中矿粒要受到重力（如果在离心力场中则主要是离心力）、设备施加的机械力和介质的作用力，这些力的巧妙组合就使密度不同的矿粒产生不同的运动速度和运动轨迹，最终可使它们彼此分离。

2.重力选矿有哪些特点和应用？

重选法具有设备结构简单，作业成本低廉的特点，故在条件适宜时均可采用。

重选主要应用有：（1）金、铂等贵金属的选别；（2）钨、锡矿石的选别；（3）在处理含有稀有金属元素的矿物的砂矿中应用很普遍，如含有锆、钛矿物的海滨砂矿的分选；（4）赤铁矿、褐铁矿的选别；（5）锰矿的选别；（6）选煤厂分离精煤和矸石；（7）一些非金属矿物与脉石的分离，如石棉、云母、高岭土、海泡石和金刚石等的选别；（8）对于主要以浮选法处理的铜、铅、锌等有色金属矿石，用重选法进行预先富集，也是常用的方法；（9）重选中按粒度分选的过程如分级、脱泥等，几乎在所有选矿厂都是不可缺少的作业。

3.矿粒在介质中沉降时受几个力的作用？

矿粒在介质中沉降时要受到两个力的作用：一个是矿粒在介质中的重力，在一定的介质中一定的矿粒具有的重力是一定的；另一个是介质的阻力，阻力和矿粒的沉降速度有关。矿粒开始沉降的最初阶段，由于介质的阻力很小，因此矿粒在重力作用下作加速度沉降。随着沉降速度的增加，介质的阻力也增加。随着介质阻力的逐渐增加，矿粒的沉降加速度逐渐减小。到一定时间之后，加速度就减小到零。此时矿粒就以一定的速度沉降，这个速度称为沉降末速。沉降末速受几个重要因素影响，其中有：矿粒的密度、粒度和形状；介质的密度和黏度等。

4.为什么说在重选前矿石必须充分破碎和研磨？

为了使颗粒尽可能按密度分离，矿石在重选前必须进行充分的破碎和磨矿，使有用矿物与脉石矿物解离并减小进入重选过程的大块粒度。矿粒必须经过筛分和分级将矿粒分为各种粒级，以便分别进入不同的重选机械。因为重选时粒级愈窄，愈能减小粒度对分选的影响，而使矿粒按密度分选愈精确，并能提高重选机械的生产力，减少有用矿物在分选过程的泥化。

5.根据介质运动形式和作业目的不同重选分成哪几类作业？

根据介质运动形式和作业目的不同，重力选矿可分为六种作业。

（1）重介质选矿　重选必须在介质中进行，所用介质有空气、水、重液或重悬浮液，其中最常用的介质是水，用空气时称为风力选矿，用密度大于水的重液或重悬浮液时则称为重介质选矿。重介质选矿是一种严格按矿物密度分选的方法。

（2）分级　碎散物料在空气或水中沉降时，不同粒度和形状的颗粒由于受介质阻力不同，而具有不同的沉降速度，此时可按粒度分离，这种重选作业称为分级。

（3）洗矿　当矿石被黏土胶结而干扰后续作业时，需采用洗矿作业，它是借助水流冲力和机械力使黏土与矿石脱离的作业。

（4）跳汰选矿　利用周期性垂直变速介质流，使矿粒群反复松散、密集并按密度分层的重选过程称为跳汰选矿。

（5）摇床选矿　利用摇床面不对称往复运动产生的惯性和水流冲洗作用，使位于床面上的粒群松散分层和运搬分带，从而实现分选的作业。

（6）溜槽选矿　它是借助于斜槽中流动的水流进行选矿的方法。

6.常见重选设备的入选粒度范围是多少？

常见重选设备的入选粒度如表4-1所示。

7.怎样判断两种矿物重选分离的难易程度？

重选是根据矿物密度不同进行矿物分离的，重选必须在介质中进行。因此矿物的密度、介质的密度是影响重选过程的最重要的因素。两种矿物重选分离的难易程度可粗略地用下式判断：

式中　δ1——轻矿物的密度，t/m3；

δ2——重矿物的密度，t/m3；

ρ——介质的密度，t/m3。

E称为重选可选性判断准则，E值越大，越易分离。习惯上把E值分成如表4-2所示的几种等级。

以分离金属与非金属矿物为例，金属矿物的密度一般大于4.6g/cm3，非金属矿物的密度一般小于2.8g/cm3，当在水介质（ρ=1.0g/cm3）中分离它们时，则：

可见容易分离。

由上式可以看出，对于两种特定的矿物，即δ2、δ1一定时，介质的密度ρ值越大，E值也越大，分离也变得越容易。

例如，当ρ=1.8g/cm3时，分离金属与非金属矿物，则：

此时分离极容易。

当然，矿物颗粒的粒度、形状、介质的运动状态等也都是重选过程的重要影响因素，因此用E值作为准则判断重选分离的难易程度只是初步的、粗略的。

粒度相同时，其密度差愈大，这两种矿物重选分离愈容易。

8.什么是自由沉降、干涉沉降、等降颗粒和等沉比？

单个矿粒在广阔的介质空间中的独自沉降称为自由沉降，个别矿粒在粒群中的沉降称为干涉沉降。在自由沉降过程中，矿粒只受到本身重力、介质浮力和阻力的作用而不受其他因素影响。而在干涉沉降过程中，个别矿粒除受到本身重力、介质浮力和阻力的作用之外，还会受到其他矿粒的摩擦、碰撞以及悬浮体的作用，从而改变个别矿粒的沉降速度和运动轨迹。可见，干涉沉降过程比自由沉降复杂得多。重选实践中所有沉降均为干涉沉降，但当粒群中颗粒之间的距离较大，也就是容积浓度（矿粒所占的总体积与悬浮体总容积之比）很小时（一般小于3％），矿粒之间的干涉作用变得很弱，此时可视为自由沉降。

在自由沉降中，矿粒的沉降末速受颗粒的密度、粒度和形状影响。密度、粒度和形状不同的颗粒在同一种介质内沉降时，在特定的条件下可以有相同的沉降末速，这些具有相同沉降末速的不同颗粒称为等降颗粒。显然，等降颗粒中存在着小密度的大颗粒（设其粒度为d1）和大密度的小颗粒（设其粒度为d2），d1与d2之比称为等降比。