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选矿流程
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审阅专家 石季英
选矿流程，是表示矿石连续加工的工艺过程。选矿是一个连续的生产过程，由一系列连续的作业所组成。
中文名
选矿流程
外文名
mineral processing flowsheet
分类
作业组配和作业程序
主要作业
碎石厂和冶金辅助原料破碎厂
步骤
准备、选别、产品处理
快速
导航
选别作业产品处理作业流程图
准备作业
该作业包括破碎和筛分、磨矿和分级。其目的主要是使有用矿物与脉石矿物，有用矿物与有用矿物相互分开，达到单体分离，为分选作业做准备。有时这种准备作业是将物料分成若干适宜的粒级，为分选作业做准备。
1、　矿石的破碎
从矿山开采出来的矿石块度都很大。露天开采出来的矿块最大尺寸为 1000mm~1500mm，井下开采出来的矿块最大尺寸为300mm~600mm块度这样大的矿石不能直接进行分选，因为，其中的有用矿物与有用矿物、有用矿物与脉石矿物紧密共生。为了使它们相互分开，即达到单体分离，矿石送到选厂后，首先将矿石破碎到一定粒度，然后再送入磨矿机磨碎。
选矿厂所采用的破碎机的种类，主要取决于矿石性质、选矿厂的生产能力和破碎产物的粒度等等。矿石的粗碎作业一般采用颚式破碎机或旋回破碎机。中碎和细碎多使用标准型和短头型圆锥破碎机，在少数情况下，也有使用对辊破碎机破碎。处理松软矿石（如粘土矿或煤矿），一般采用具有冲击作用的破碎机（如反击式破碎机和锤碎机）破碎。
2、矿石的筛分
松散物料通过筛子分成不同粒级的过程，称为筛分 在选矿厂内，筛分多数是与破碎作业相结合。在矿石进入某段破碎机之前，预先分出粒度已经符合要求的合格产物 这种筛分称为预先筛分。它既能防止矿石的过粉碎，又可 高破碎机的生产率。当矿石含水分高和粉矿较多时，还可以避免破碎机的堵塞。当矿石经过破碎机被破碎之后，应用筛分检查破碎产物的粒度，使不合格的过大块矿粒再返回破碎作业，再次进行破碎，这种筛分称为检查筛分。它可以充分发挥破碎机的能力。
3、磨矿
磨矿是矿石破碎过程的继续，其目的是使矿石中各种有用矿物颗粒全部或大部分达到单体分离，以便进行选别，并使其粒度符合选别作业的要求。
磨矿作业通常是在一个圆筒形的磨矿机中进行的，筒体内一般装有研磨介质，如钢球、钢棒或砾石等等。装钢球（或铁球）的磨矿机为球磨机；装钢棒的为棒磨机；装砾石的为砾磨机。若磨矿机内不装其它介质，只利用矿石自己研磨，则称为无介质磨矿机或称自磨机；自磨机中再加入适量钢球就构成所谓半自磨机。磨机的规格，都以筒体的直径乘以长度表示。
磨矿作业以湿式磨矿为主，而且一般与机械分级机组成闭路循环；但对于缺水 地区和某些忌水工艺过程（如水泥厂、石棉厂生产过程或某些干法选矿过程），也有采用干式磨矿的。无论用哪种类型磨矿机进行研磨，在磨矿过程中，它们的作用原理基本上是一致的。都是利用介质（或矿石本身）对被磨物料进行冲击和研磨。
4、分级
在介质（气或空气）中，物料按其沉降速度的不同分成若干粒度级别的过程称为分级。分级与筛分的目的相同，都在于将矿粒群分成不同的粒度级别，但它们的工作原理及产品的粒度特性不同。筛分是严格地按几何粒度（筛孔尺寸）分离的；而分级则是按它们在介质中不同的沉降速度分离的。
在磨矿作业中，通常采用分级作业与之配合，以便把粒度合格的物料及时分出，既可避免产品过磨，又能提高磨矿效率。选矿厂磨矿作业中使用的分级设备有机械分级机和水力旋流器。选矿厂应用最多的机械分级机是螺旋分级机，至于耙式分级机、浮槽分级机等，已渐趋淘汰。在钨、锡重选厂，为减少磨矿过程的过粉碎现，常采用筛子与棒磨机构成闭路。细筛与磨矿作业配合应用，近来也得到了充分的重视。这里只介绍与磨矿作业配合使用得最多的螺旋分级机和水力旋流器。有关水力分级的内容将在重选法一章中叙述。[1]
选别作业
这是选矿过程的关键作业（或称主要作业）。它根据矿物的不同性质，采用不同的选矿方法，如浮选法、重选法或磁选法等等。
1、重力选矿
重力选矿简称重选。它是根据矿物比重不同及其在介质中具有不同的沉降速度来进行分离矿物的一种选矿方法。
在重选过程中，用作分选介质的有水、空气、重液和悬浮液。重液是比重大于水的液体，悬浮液是由水和悬浮于其中的固体颗粒组成的两相液体。重选过程都是在介质中进行的。
从物理学得知：在真空中性质不同（比重、体积、形状等）的物体，它们的运动状态（运动的方向、速度、加速度等）完全相同，因此，不可能依据重力的作用使它们彼此分开。然而，在介质中则完全不同，由于介质对运动的物体产生浮力和阻力，性质不同的物体的运动状态将出现差别。为此，可以把它们彼此分离。[2]
2、浮选
浮选是利用矿物表面物理化学性质的不同来分选矿物的选矿方法。
现代工业广泛应用泡沫浮选法，其特点是：矿粒选择地附着于矿浆中的空气泡上，升随之上浮到矿浆表面，达到有用矿物和脉石矿物或有用矿物之间的分离。
浮选过程一般包括下列作业：
（1）矿石细磨，使有用矿物达到解离。这一作业通常由磨矿机配合分级机完成。
（2）调整矿浆浓度，适合浮选要求。在多数情况下，浮选前分级溢流浓度符合浮选要求，故该作业可省略。
（3）浮选矿浆加药处理。该作业一般在搅拌槽中进行。充气浮选和矿化泡沫的分离。在浮选机中进行。
（4）矿浆经加药处理后的第一次浮选作业通常称粗选。
在粗选所得矿化泡沫中，虽然富集了大量有用矿物，但经常还混杂有脉石矿物及其它杂质，通常还要对这种粗选矿化泡沫进行一次或多次再选，这种粗选泡沫进行再选的作业称精选。最后一次精选作业所得的泡沫产品叫精矿。在粗选作业排出的矿浆中，往往还残留有一定量的有用矿物，需要进行再选回收，这种再选作业称为扫选。精选作业排出的矿浆和扫选产品处理作业。
主要包括精矿脱水和尾矿处理。精矿脱水通常由浓缩、过滤、干燥（有时需要）三个阶段组成。尾矿处理通常包括尾矿贮存和尾矿水处理。
作业获得的泡沫产品通常称为中矿。中矿通常返回前面某一浮选作业再选，在特殊情况下，也可单独浮选。粗选一般为一次，精选和扫选可以有多次作业。最后一次扫选作业排出的矿浆称为尾矿。
一般浮选是将有用矿物浮入泡沫产物中，将脉石矿物留在矿浆中 ，这样的浮选过程称正浮选。反之，浮起的是脉石矿物的浮选过程称反浮选。
3、磁选
磁选是在不均匀磁场中，利用矿物之间磁性的差异使不同矿物实现分离的一种选矿方法。磁选法是分选黑色金属矿石，特别是磁铁矿石和锰矿石的主要方法；磁选法在有色和稀有金属矿石选矿中应用也相当广泛。并在非金属矿物原料的选矿、冶金产品的处理等等，磁选法也得到了应用。随着高梯度磁选、磁流体选矿、超导强磁选等的发展，磁选法的应用已扩大到化工、医药、环保等领域中。
4、电选
电选是在高压电场中利用矿物的电性差异使矿物分离的一种选矿方法。它是细粒矿物重要选矿方法之一。电选有着广泛的用途，电选可用于：有色、黑色、稀有金属矿石的精选；非金属矿石和粉煤的分选；陶瓷、玻璃原料和建筑材料的提纯；工厂废料的回收；谷物、种子、食品的精选；矿石和其它物料的分级和除尘等。
5、化学选矿
随着现代工业的迅速发展，人类对自然矿产资源的需求量日益增加，而地壳中的富矿、易选矿的储量则因长期开发利用而日趋减少。大地向人类提供的矿石，其品位日贫，粒度日细，成分日杂。很多难选矿石，采用常规的机械选矿法，无法解决，而采用化学选矿或化学选矿与机械选矿联合方法进行处理，能有效地、合理地提取其中的有价成分，并获得较高的经济效益。
化学选矿法（又称矿物原料化学处理）是基于矿物和矿物组分的化学性质（如热稳定性、氧化还原性、溶解性、离子半径差异络合性、水化性和荷电性等）的差异，利用化学方法改变矿物组成而使其有用组分富集的矿物加工过程。它是处理和综合利用某些贫、细、杂难选矿物和选冶过程中，某些难处理中间产品的有效方法之一，也是使未利用资源的资源化和解决三废（废水、废渣、废气）处理，变废为宝及保护环境的重要方法之一。在处理对象和目的方面，它和机械选矿方法相同，都是处理原矿和使组分富集及综合利用矿物资源。
但其应用范围较机械选矿宽，除原矿外，还可处理某些中间产品，机械选矿的尾矿以及可以从三废中回收有用组分。而在方法原理和产品形态方面则与机械选矿法不同，机械选矿法是仅利用矿物的物理性质或物理化学性质的差异而不改变矿物组成的分选过程。而化学选矿是利用矿物及其组分的化学性质的差异而改变矿物组成的分选过程。前者是得到矿物精矿，后者是得到化学精矿。
在一般情况下，二种精矿皆需送冶炼处理才能得到金属。化学选矿法在原理上与处理矿物精矿的经典冶金（水冶和火冶）有许多相似之处，都是利用化学、物理化学和化工的基本原理解决矿物加工中的有关工艺问题，但其处理对象、产品形态和具体工艺过程又有很大差异，化学选矿处理的原料中有用组分含量低，各组分共生关系密切，组成复杂，有害杂质含量高，一般只得到化学精矿，而冶炼处理的原料为矿物精矿，组成简单，得到的产品可供用户直接使用。
因此，化学选矿可看成是介于机械选矿和冶金处理的过渡性学科。[2]
产品处理作业
主要包括精矿脱水和尾矿处理。精矿脱水通常由浓缩、过滤、干燥（有时需要）三个阶段组成。尾矿处理通常包括尾矿贮存和尾矿水处理。
1、精矿脱水
除干式破碎、磨矿、空气分级、干式磁选、电选等作业外，大多数选分作业都是在水中进行的。
精矿含水量是衡量精矿质量的标准之一。湿法选矿得出的精矿含有大量的水分，这对精矿的直接使用或继续加工（如冶炼）都不合适。精矿中的水分还会给运输和装卸造成困难，并且增加运输费用。在水源缺乏的地区，更需回收选矿产品（精矿和尾矿）中的水返回再用（回水），以减少新鲜水的消耗量。
选矿过程中的某些中间产物，在进行下一步处理之前（如粗精矿再磨前，中矿再磨前以及粗精矿电选前等），都必须排除多余的水。
从选矿产品中除去水分的过程叫做脱水。脱水的主要方法有自然排水、浓缩、过滤和干燥。粗粒物料的脱水比较容易，一般采用自然排水法，即利用水自身的重力作用排泄出来。但是，细粒物料用自然排水的方法，不但脱水过程很缓慢，而且细粒或细泥物料将随水流失。因此，细粒物料的脱水就比较复杂，一般要分几个阶段来完成。
在一般情况下，脱水过程由浓缩、过滤和干燥三个作业组成。但对于具体的物料究竟采用什么样的脱水作业，决定于物料的性质（例如：粒度、磁性、比重以及矿浆粘性等）和对脱水产品水分的要求。例如磁选精矿的第一段脱水采用磁力脱水槽进行浓缩；重选精矿如果粒度较粗，大都不采用浓缩、过滤；浮选精矿一般都要进行浓缩和过滤，个别情况还要进行干燥。
2、尾矿处理
矿石经过选别之后，将有大量尾矿产生，处理贫矿石的大型选矿厂尾矿量就更多。
尾矿的概念是相对的，其中常还含有选矿技术水平暂不能回收的有用成分。浮选厂尾矿中经常含有大量药剂，有些甚至是剧毒物质。某些药剂对人体或对牲畜、农田极为有害。因此，为了综合利用国家资源及消除尾矿对环境的污染，选矿厂应当对所产尾矿有计划地处理和贮放。并且要加强对尾矿综合利用的研究，变废为宝，化害为利。尾矿处理通常包括三方面：尾矿的贮存；尾矿水的再用；尾矿水的净化。[3]
流程图
线流程图在中国使用最广泛。图中常以圆圈代表破碎、磨矿作业，作业名称标注在圆圈一侧；以双横线表示筛分、分级、分选及其他作业，作业名称及有关参数标注在横线上方及下方，有时还标上使用设备的名称、规格及选矿药荆添加点和用量。用罗马数字及阿拉伯数字分别标注作业和产物的顺序。
方框流程图在欧美国家使用较多，图中以方框表示作业，方框中注明作业名称或设备名称。所有产物用阿拉伯数字顺序编号。
形象流程图是用简明的选矿设备图形表示各个不同的作业，作业产物用阿拉伯数字顺序编号。
在选矿流程图中，将分选指标(品位、产率、回收率、产量和浓度等)标在相关产物和作业处，按图中的标注内容又可分选矿原则流程图、数量流程图、质量流程图、数一质重流程图和矿浆流程图；还有以矿物含量及回收率表达的工艺矿物质一数量流程图，是进行选矿流程结构分析的有用工具。