選礦學(xué)選礦定義

選礦是整個(gè)礦產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)，是礦企里的關(guān)鍵部門(mén)。一般大型礦企都是綜合采、選、冶的資源性企業(yè)。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)程就稱為選礦，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。除少數(shù)富礦石外，金屬和非金屬(包括

選礦學(xué)科研院所

中國(guó)煤炭科學(xué)院、 北京礦冶總院、北京有色金屬研究院、中國(guó)科學(xué)院、西北有色金屬研究院等

選礦學(xué)專業(yè)學(xué)校

中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）、長(zhǎng)安大學(xué)、中南大學(xué)、北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、昆明理工大學(xué)、西安科技大學(xué)、山東理工大學(xué)、江西理工大學(xué)、武漢理工大學(xué)、內(nèi)蒙古科技大學(xué)、貴州大學(xué)、河北地質(zhì)大學(xué)、山東科技大學(xué)、華北理工大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)等。

選礦學(xué)碎礦與磨礦

用外力克服固體物料各質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力，使物料塊破壞以減小其顆粒粒度的過(guò)程，稱為破碎和磨碎。破碎使用破碎機(jī)，磨碎使用磨碎機(jī)。

在破碎和磨碎中，原料粒度于產(chǎn)物粒度的比值稱為破碎比。破碎比從數(shù)量上衡量及評(píng)價(jià)破碎和磨礦過(guò)程，它表示物料粒度在破碎和磨礦過(guò)程中減小的倍數(shù)。

選礦學(xué)重選工藝

重選即重力選礦。利用被分選礦物顆粒間相對(duì)密度、粒度、形狀的差異及其在介質(zhì)(水、空氣或其他相對(duì)密度較大的液體)中運(yùn)動(dòng)速率和方向的不同，使之彼此分離的選礦方法。

按所用介質(zhì)不同，重選分：①風(fēng)力選，以空氣為介質(zhì)；②水力選，以水為介質(zhì)；③重介質(zhì)選，以重液或重懸浮液為介質(zhì)。風(fēng)力選主要用于選別石棉、白堊、膨潤(rùn)土、某些稀有金屬礦石和在缺水地區(qū)選煤。重力選礦通常有跳汰選礦、溜槽選礦、搖床選礦(淘汰盤(pán))和重介質(zhì)選礦等；按使用的介質(zhì)，又分濕式重選與風(fēng)力重選(干式)。

選礦學(xué)浮選工藝

浮選，漂浮選礦的簡(jiǎn)稱，是根據(jù)礦物顆粒表面物理化學(xué)性質(zhì)的不同，按礦物可浮性的差異進(jìn)行分選的方法。利用礦物表面的物理化學(xué)性質(zhì)差異選別礦物顆粒的過(guò)程，舊稱浮游選礦，是應(yīng)用最廣泛的選礦方法。幾乎所有的礦石都可用浮選分選。如金礦、銀礦、方鉛礦、閃鋅礦、黃銅礦、輝銅礦、輝鉬礦、鎳黃鐵礦等硫化礦物，孔雀石、白鉛礦、菱鋅礦、異極礦和赤鐵礦、錫石、黑鎢礦、鈦鐵礦、綠柱石、鋰輝石以及稀土金屬礦物、鈾礦等氧化礦物的選別。石墨、硫黃、金剛石、石英、云母、長(zhǎng)石等非金屬礦物和硅酸鹽礦物及螢石、磷灰石、重晶石等非金屬鹽類礦物和鉀鹽、巖鹽等可溶性鹽類礦物的選別。浮選的另一重要用途是降低細(xì)粒煤中的灰分和從煤中脫除細(xì)粒硫鐵礦。全世界每年經(jīng)浮選處理的礦石和物料有數(shù)十億噸。大型選礦廠每天處理礦石達(dá)十萬(wàn)噸。浮選的生產(chǎn)指標(biāo)和設(shè)備效率均較高，選別硫化礦石回收率在90%以上，精礦品位可接近純礦物的理論品位。用浮選處理多金屬共生礦物，如從銅、鉛、鋅等多金屬礦礦石中可分離出銅、鉛、鋅和硫鐵礦等多種精礦，且能得到很高的選別指標(biāo)。

選礦學(xué)磁選工藝

磁選是利用各種礦石或物料的磁性差異，在磁力及其他力作用下進(jìn)行選別的過(guò)程。通常將待選礦物按比磁化系數(shù)x的大小分為四類：①?gòu)?qiáng)磁性礦物，x>3000×10-9m3/kg，主要有磁鐵礦、鈦磁鐵礦和磁黃鐵礦等；②中等磁性礦物，x=(600～3000)×10-9m3/kg，有鈦鐵礦、假像和半假象赤鐵礦等；③弱磁性礦物,x=(15～600)×10-9m3/kg，主要有赤鐵礦、鏡鐵礦、菱鐵礦、褐鐵礦、軟錳礦、硬錳礦和黑鎢礦等；④非磁性礦物，x<15×10-9m3/kg，有白鎢礦、石英、長(zhǎng)石、方鉛礦、金和螢石等。 磁選的工作原理是待選別的物料給入磁選機(jī)的分選空間后，受到磁力和其他機(jī)械力（如重力、離心力、摩擦力、介質(zhì)阻力等）的共同作用。磁性礦物顆粒所受磁力的大小與礦物本身磁性有關(guān)；非磁性礦物顆粒主要受機(jī)械力的作用。因之，各沿不同路徑運(yùn)動(dòng)，得到分選。一般說(shuō)來(lái)磁性顆粒在磁場(chǎng)中所受比磁力的大小與磁場(chǎng)強(qiáng)度和梯度成正比。

磁選機(jī) 種類繁多，通常按磁場(chǎng)強(qiáng)弱、聚磁介質(zhì)類型、工作介質(zhì)以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等分類和命名。最基本的是按磁場(chǎng)強(qiáng)弱分類，有三類：①弱磁場(chǎng)磁選機(jī)，工作間隙的磁場(chǎng)強(qiáng)度為(0.6～1.6)×105A/m，用來(lái)選別強(qiáng)磁性礦物;②中磁場(chǎng)磁選機(jī),工作間隙的磁場(chǎng)強(qiáng)度為(1.6～4.8)×105A/m，用來(lái)選別中等磁性礦物;③強(qiáng)磁場(chǎng)磁選機(jī),工作間隙的磁場(chǎng)強(qiáng)度為(4.8～20.8)×105A/m用來(lái)選別弱磁性礦物。70年代以來(lái)出現(xiàn)超導(dǎo)磁選機(jī)，磁場(chǎng)強(qiáng)度可達(dá)(28～40)×105A/m，可以選別磁性更弱的礦物。按工作介質(zhì)，磁選機(jī)有干式（空氣）及濕式（水）之分。磁選機(jī)結(jié)構(gòu)與要選別的礦物磁性強(qiáng)弱以及粒度有關(guān)。除磁滑輪用于選別塊狀物料外，一般可處理的物料粒度由幾毫米至幾微米。

選礦學(xué)化學(xué)選礦

化學(xué)選礦法是利用化學(xué)作用將礦石中有用成分提取出來(lái)的方法。它包括各種形式的焙燒、浸出；溶劑萃??；離子交換；沉淀、電沉積、離子浮選等等。下面作簡(jiǎn)單介紹。

一、焙燒法

除弱磁性鐵礦石的磁化焙燒法以外，還有其它形式的焙燒法。

1．氧化焙燒

輝鉬礦的焙燒氨浸可以作為氧化焙燒的例子。輝鉬礦經(jīng)氧化焙燒后生成三氧化鉬，用氨浸出時(shí)生成鉬酸銨進(jìn)入溶液，與不溶物加以分離。溶液經(jīng)濃縮結(jié)晶得到鉬酸銨晶體，或加酸酸化生成鉬酸沉淀，從而與可溶性雜質(zhì)分離。二者經(jīng)煅燒后都生成純凈的三氧化鉬，然后用氫還原法生產(chǎn)金屬鉬。

2．硫酸化焙燒

硫酸化焙燒指的是金屬硫化礦經(jīng)氧化焙燒生成硫酸鹽，然后用水浸出的分離過(guò)程。金屬硫酸鹽在高溫下易分解成金屬氧化物和三氧化硫。但各種金屬硫酸鹽分解溫度不同，如鐵的硫酸鹽約在550℃發(fā)生分解，而銅、鈷、鎳的硫酸鹽則需在700℃以上才發(fā)生分解。通常利用這種差別可以從含銅、鈷，鎳的黃鐵礦中分別提取銅、鈷、鎳。這時(shí)需將黃鐵礦的氧化焙燒溫度控制在700℃以下，焙燒生成的氣體產(chǎn)物二氧化硫(與部分三氧化硫)用于制 造硫酸。焙燒殘?jiān)鼊t用水浸出。其中的硫酸銅、鈷或鎳進(jìn)入溶液后，再作進(jìn)一步分離。

3．酸性焙燒

酸性焙燒指甩濃硫酸、硫酸氫鈉等作酸性熔劑，與礦石一起焙燒，從而使其中的有用成分生成可溶性的硫酸鹽的過(guò)程。生成的硫酸鹽用水浸出，作進(jìn)一步處理。例如，用濃硫酸分解氟碳鈰鑭礦精礦的過(guò)程就是酸性焙燒的過(guò)程。

選礦學(xué)電力選礦

電力選礦為在高壓電場(chǎng)作用下，配合其他力場(chǎng)作用，利用礦物的電性質(zhì)的不同進(jìn)行選別的干選過(guò)程。可用于有色金屬、鐵礦石、非金屬礦石以及其他物料的選別。

電選過(guò)程中應(yīng)用的礦物電學(xué)性質(zhì)主要有電導(dǎo)率、介電常數(shù)等。電導(dǎo)率大于10～10Ωm的稱為導(dǎo)體礦物，有自然銅、石墨、方鉛礦、金、磁黃鐵礦等；電導(dǎo)率為1～10Ω/m的稱半導(dǎo)體礦物，有赤鐵礦、錫石、磁鐵礦、黃銅礦;電導(dǎo)率小于10Ωm的礦物稱非導(dǎo)體礦物，如碳酸鹽和硅酸鹽礦物等。電選時(shí)必須使礦物顆粒帶電，主要方法有:①摩擦帶電；②感應(yīng)帶電；③接觸帶電;④電暈放電電場(chǎng)中帶電等。

電選機(jī)種類較多,多為圓筒式,用電暈極或電暈與靜電極相結(jié)合的復(fù)合電場(chǎng)。此外，還有室式、溜槽式和搖床式等。圓筒式電選機(jī)中，圓筒為接地電極（直徑為150～350mm）；電暈極（直徑為 0.2～0.3mm)和靜電極與圓筒平行安置。當(dāng)高壓直流負(fù)（或正）電加到電暈電極和靜電極(偏向電極)時(shí)，電暈極附近的空氣被電離成電暈電流,流向圓筒,在圓筒表面空間形成了空間體電荷；而在偏向電極和圓筒之間則形成靜電電場(chǎng)。礦粒經(jīng)振動(dòng)給礦槽和轉(zhuǎn)筒帶入此空間時(shí)，獲得電荷。導(dǎo)電性好的礦粒所獲得的電荷經(jīng)圓筒迅速傳走，在離心力、重力和靜電力的共同作用下，從圓筒前方落下；非導(dǎo)體礦粒因?qū)щ娦圆?，不易失去所帶的電荷，此電荷與筒面感應(yīng)，產(chǎn)生鏡面吸力使礦粒緊吸于筒面，隨圓筒轉(zhuǎn)到后方，然后被毛刷強(qiáng)制刷下（見(jiàn)圖）。

選礦學(xué)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；②X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。2100433B

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(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(..eep)著《浮選過(guò)程的物理化學(xué)》,1939年重力選礦》，1944年選礦手冊(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。

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(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 著《浮選過(guò)程的物理化學(xué)》。

選前礦物原料準(zhǔn)備作業(yè)有粉碎，選礦過(guò)程主要由解離和選別兩個(gè)基本部分構(gòu)成。

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、浮選之分 。

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。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。

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。

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。

選礦的意義可從以下三個(gè)方面分析：①?gòu)募夹g(shù)方面講，科技和工業(yè)的發(fā)展對(duì)礦物原料質(zhì)量的要求越來(lái)越高，直接開(kāi)采原礦石往往達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，而將原礦進(jìn)行選礦加工則可以滿足要求。比加，鐵礦石中硫和磷含量高時(shí)煉出的生鐵發(fā)脆，此時(shí)降低硫磷含量的選礦工序就是必需的；制作磁性材料的鐵精粉，有時(shí)要求其含硅量低于0.4%，這樣的超級(jí)精礦非經(jīng)選礦不可。這樣的例子不勝枚舉。選礦越來(lái)越普遍地成為礦產(chǎn)加工的必要環(huán)節(jié)；

②從經(jīng)濟(jì)方面講，選礦可以結(jié)礦山、選廠和冶煉廠帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。例如，某小型鐵選廠處理臺(tái)鐵32%的礦石生產(chǎn)合鐵65%的鐵精礦，每年生產(chǎn)3．5萬(wàn)t鐵桔礦就可獲利近百萬(wàn)元；某有色金屬冶煉f—將銅稿礦品位提高1%，每年可多生產(chǎn)粗銅3135t，利潤(rùn)相當(dāng)可觀；某煉鐵廠將鐵礦粉品位提高1%，則高爐生鐵產(chǎn)量可提高2．5%、焦比下降1．5%、石灰石節(jié)省4%一5%，經(jīng)濟(jì)效益顯著；

③應(yīng)用選礦技術(shù)還能變廢為寶，綜合回收各種有價(jià)成分。如火力發(fā)電廠的廢物粉煤灰，堆放占地又造成環(huán)境污染，是發(fā)電廠的一大優(yōu)患，而把粉煤灰進(jìn)行選礦處理可生產(chǎn)出鐵礦攢‘玻璃微珠和水泥配料等多種有用產(chǎn)品。選礦技術(shù)在冶金、煤炭、化工、建材和環(huán)保等部門(mén)都得到應(yīng)用，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展意義重大。