選礦

選礦是整個礦產品生產過程中最重要的環節，是礦企裏的關鍵部門。一般大型礦企都是綜合採、選、冶的資源性企業。用物理或化學方法將礦物原料中的有用礦物和無用礦物（通常稱脈石）或有害礦物分開，或將多種有用礦物分離開的工藝過程就稱為選礦，又稱“礦物加工”。產品中，有用成分富集的稱精礦；無用成分富集的稱尾礦；有用成分的含量介於精礦和尾礦之間，需進一步處理的稱中礦。金屬礦物精礦主要作為冶煉業提取金屬的原料；非金屬礦物精礦作為其他工業的原材料；煤的精選產品為精煤。選礦可顯著提高礦物原料的質量，減少運輸費用，減輕進一步處理的困難，降低處理成本，並可實現礦物原料的綜合利用。由於世界礦物資源日益貧乏，越來越多地利用貧礦和複雜礦，因此需要選礦處理的礦石量越來越大。除少數富礦石外，金屬和非金屬(包括<A a 煤)礦石几乎都需選礦。

自然界中能直接用於冶煉的富礦並不多，特別是隨着工業生產的發展，富礦的儲量也在逐漸減少，因此不得不開採愈來愈多的貧礦。然而用低品位的貧礦冶煉是不經濟的。為了降低冶煉成 本，有效地提取礦石中的有用成分，綜合利用國 家資源，對從礦山開採出來的礦石，在冶煉之前 要進行選礦。工藝過程包括：(1)準備作業，即破碎、篩分、磨礦和分級等;(2)選別作業，即選擇性地，最大限度地回收有用礦物和排棄脈石礦物， 使礦石中不同的有用組分分別富集在不同的產 品中。其方法有：重選法、浮選法、磁選法、靜電選 礦法、光電選礦法、手選以及化學法等;(3)輔助作業，即精礦的濃縮、乾燥、分級、包裝運輸及尾 礦處理等。選礦流程如右圖所示。 ^[2] 

選礦的意義可從以下三個方面分析：①從技術方面講，科技和工業的發展對礦物原料質量的要求越來越高，直接開採原礦石往往達不到標準，而將原礦進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煉出的生鐵發脆，此時降低硫磷含量的選礦工序就是必需的；製作磁性材料的鐵精粉，有時要求其含硅量低於0.4%，這樣的超級精礦非經選礦不可。這樣的例子不勝枚舉。選礦越來越普遍地成為礦產加工的必要環節；

②從經濟方面講，選礦可以結礦山、選廠和冶煉廠帶來經濟效益。例如，某小型鐵選廠處理台鐵32%的礦石生產合鐵65%的鐵精礦，每年生產3．5萬t鐵桔礦就可獲利近百萬元；某有色金屬冶煉f—將銅稿礦品位提高1%，每年可多生產粗銅3135t，利潤相當可觀；某鍊鐵廠將鐵礦粉品位提高1%，則高爐生鐵產量可提高2．5%、焦比下降1．5%、石灰石節省4%一5%，經濟效益顯著；

③應用選礦技術還能變廢為寶，綜合回收各種有價成分。如火力發電廠的廢物粉煤灰，堆放佔地又造成環境污染，是發電廠的一大優患，而把粉煤灰進行選礦處理可生產出鐵礦攢‘玻璃微珠和水泥配料等多種有用產品。選礦技術在冶金、煤炭、化工、建材和環保等部門都得到應用，對國民經濟的發展意義重大。

早期的選礦，是利用礦物間的物理性質或表面物理化學性質的差異，但不改變礦物化學組成的物理選別過程，主要用於處理金屬礦石，稱“礦石選別”。以後擴展到非金屬礦物原料的選別，稱“礦物選別”。後來把利用化學方法回收礦物原料中有用成分的過程，也納入選礦，稱為化學選礦。

選礦經歷了從處理粗粒物料到細粒物料、從處理簡單礦石到複雜礦石、從單純使用物理方法向使用物理化學方法和化學方法的發展過程。早期，人們用手工揀選；後來，用簡單的淘洗工具從河溪砂石中選收金屬礦物。中國湖北銅綠山礦冶遺址中的“船形木鬥”就是二千多年前淘洗銅礦石的工具。唐樊綽著《蠻書》中有“麩金出麗水，盛沙淘汰取之”的記載,描述當時淘金選礦的情況。明《天工開物》中有礦石採出後“先經揀淨淘洗”，然後“入爐煎煉”，以及錫和其他礦石的選礦記載。歐美於1848年出現了機械重選設備──活塞跳汰機，1880年發明靜電分選機，1890年發明磁選機，促進了鋼鐵工業的發展。1893年發明搖牀。在浮選廣泛應用以前，重選一直是主要的選礦方法。1906年泡沫浮選法取得專利。浮選能處理細粒複雜礦石，顯著地促進了選礦技術的發展。20世紀40年代後，化學選應用於處理氧化銅礦、鈾礦，以後又用來處理複雜、難選、細粒浸染的礦物原料。60年代以來，細粒重選、微細粒浮選、濕式強磁選和選冶聯合流程都得到很大發展。

1867年雷廷格爾(P.R.von Rit-tinger)著《選礦學》，初步形成選礦體系。1903年(R.H.Richards)著《選礦》，構成獨立的選礦工程學。1933年列賓捷爾(..eep)著《浮選過程的物理化學》,1939年<A a 高登(A.M.Gaudin)著《選礦原理》，1940年利亞先科（。.）著《重力選礦》，1944年<A a 塔格特（A.F.Taggart）著《選礦手冊》,1950年米切爾(D.R.Mitschell)著《選煤學》，使選礦形成獨立的學科。50年代以來又有很大發展。選礦涉及的學科主要有：礦物結晶學、流體動力學、電磁學、物理化學、表面化學、應用數學以及過程的數學模擬和自動控制等。

中國於20世紀20年代出現機械選礦廠，如湖南水口山選礦廠等。1949年以後，在選礦指標、處理量和選礦科學技術等方面都有很大發展。鎢、錫等選礦技術在某些方面有較高的水平，創制出獨特的離心選礦機、振擺溜槽、環射式浮選機等新設備,並最先採用一段離析-浮選法來回收氧化銅。

礦石的選礦處理過程是在選礦廠中完成的。一般都包括以下三個最基本的工藝過程。

(1)分選前的準備作業。包括原礦(原煤)的破碎、篩分、磨礦、分級等工序。本過程的目的是使有用礦物與脈石礦物單體分離，使各種有用礦物相互間單體解離，此外，這一過程還為下一步的選礦分離創造適宜的條件。有的選礦廠根據礦石性質和分選的需要，在分選作業前設有洗礦和預選拋廢石作業。

(2)分選作業。藉助於重選、磁選、電選、浮選和其他選礦方法將有用礦物同脈石分離，並使有用礦物相互分離獲得最終選礦產品(精礦、尾礦，有時還產出中礦)。分選作業中，開頭的選別稱為粗選(rougher);將粗選得到的富集產物作進一步選別以獲得高質量的最終產品精礦的選別作業稱為精選(cleaner);將粗選後的貧產物作進一步選別，分出中礦返回粗選或單獨處理，以獲得較高回收率的選別作業稱為掃選(scavenger)，掃選後的貧產物即為尾礦。

(3)選後產品的處理作業。包括各種精礦、尾礦產品的脱水，細粒物料的沉澱濃縮、過濾、乾燥和洗水澄清循環複用等。 ^[3] 

為了從礦石中選出有用礦物，首先必須將礦石粉碎，使其中的有用礦物和買時達到單體解離。有時為了達到後繼作業對物料粒度的要求，也需在中間加入一定的粉碎作業。選前的準備工作通常由破碎篩分作業和礦物分級作業兩個階段進行。破碎機和篩分機多為聯合作業，磨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。 ^[3] 

破碎：將礦山採出的粒度為500～1500mm的礦塊碎裂至粒度為 5～25mm的過程。方式有壓碎、擊碎、劈碎等，一般按粗碎、中碎、細碎三段進行。

磨碎：以研磨和衝擊為主。將破碎產品磨至粒度為10～300μm大小。磨碎的粒度根據有用礦物在礦石中的浸染粒度和採用的選別方法確定。常用的磨礦設備有：棒磨機、球磨機、自磨機和半自磨機等。磨碎作業能耗高，通常約佔選礦總能耗的一半。80年代以來應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。

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

洗礦：為避免含泥礦物原料中的泥質物堵塞粉碎、篩分設備，需進行洗礦。原料如含有可溶性有用或有害成分，也要進行洗礦。洗礦可在擦洗機中進行，也可在篩分和分級設備中進行。

礦物原料經粉碎作業後進入選別作業，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。選別作業有重選、浮選、電選、揀選和化學選等。

在介質(主要是水)流中利用礦物原料顆粒比重的不同進行選別。有、跳汰選、搖牀選、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；也普遍應用於選別稀有金屬砂礦。重選適用的粒度範圍寬，從幾百毫米到一毫米以下，選礦成本低，對環境污染少。凡是礦物粒度在上述範圍內並且組分間比重差別較大,用重選最合適。有時，可用重選(主要是重介質選，跳汰選等)預選除去部分廢石，再用其他方法處理，以降低選礦費用。隨着貧礦、細礦物原料的增多，重選設備趨向大型化、多層化，並利用複合運動設備,如離心選礦機、搖動翻牀、振擺溜槽等，以提高細粒物料的重選效率。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。

利用各種礦物原料顆粒表面對水的潤濕性(疏水性或親水性）的差異進行選別。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，以增強欲浮出礦物的疏水性；加入各種調整劑，以提高選擇性；加入起泡劑並充氣，產生氣泡，使疏水性礦物顆粒附於氣泡，上浮分離。浮選通常能處理小於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。浮選也可用於選別冶煉中間產品、溶液中的離子（見）和處理廢水等。浮選除採用大型浮選機外,還出現回收微細物料(小於5～10m)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粒物料形成尺寸較大的絮團，然後用浮選（或脱泥）方法分離；剪切絮凝-浮選,加捕收劑等後高強度攪拌，使微細粒礦物形成絮團再浮選，及載體浮選、油團聚浮選等。

沸騰式選礦機是一種集浮選、離心力重選、充氣式浮選、跳鈦為一體的、只要比重差異在0.05既可以把礦物分離 、可電腦遠程控制自動化程度高、轉速可調。可脱泥、團聚、載體浮選。有沒有磁性均可分揀選別的一種選礦機。

利用礦物顆粒磁性的不同，在不均勻磁場中進行選別。強磁性礦物（磁鐵礦和磁黃鐵礦等）用弱磁場磁選機選別；弱磁性礦物（赤鐵礦、菱鐵礦、鈦鐵礦、黑鎢礦等）用強磁場磁選機選別。弱磁場磁選機主要為開路磁系，多由永久磁鐵構成，強磁場磁選機為閉路磁系，多用電磁磁系。弱磁性鐵礦物也可通過磁化焙燒變成強磁性礦物，再用弱磁場磁選機選別。磁選機的構造有筒式、帶式、轉環式、盤式、感應輥式等。磁滑輪用於預選塊狀強磁性礦石。磁選的主要發展趨向是解決細粒弱磁性礦物的回收問題。60年代發明的帶齒板聚磁介質的瓊斯濕式強磁場磁選機，促進了弱磁性礦物的選收。70年代發明以鋼毛或鋼網為聚磁介質的具有高磁場梯度和強度的高梯度磁選機以及用低温超導體代替常温導體的超導磁選機，為回收細粒弱磁性礦物提供了良好的前景。

利用礦物顆粒電性的差別，在高壓電場中進行選別。主要用於分選導體、半導體和非導體礦物。電選機按電場可分為靜電選礦機、電暈選礦機和複合電場電選機；按礦粒帶電方法可分為接觸帶電電選機、電暈帶電電選機和摩擦帶電電選機。電選機處理粒度範圍較窄，處理能力低，原料需經乾燥,因此應用受到限制；但成本不高，分選效果好，污染少；主要用於粗精礦的精選，如選別白鎢礦、錫石、鋯英石、金紅石、鈦鐵礦、鉭鈮礦、獨居石等。電選也用於礦物原料的分級和除塵。電選的發展趨向是研製處理量大、選別細粒物料效率高的設備。

包括手選和機械揀選。主要用於預選丟除廢石。手選是根據礦物的外部特徵，用人工挑選。這種古老的選礦方法，某些礦山迄今仍在應用。機械揀選有：①光揀選,利用礦物光學特性的差異選別；②X射線揀選，利用在X射線照射下發出熒光的特性選別；③放射線揀選，利用鈾、釷等礦物的天然放射性選別。70年代開始出現了利用礦物導電性或磁性的電性揀選和磁性揀選。

利用礦物化學性質的不同，採用化學方法或化學與物理相結合的方法分離和回收有用成分，得到化學精礦。這種方法比通常的物理選礦法適應性強，分離效果好，但成本較高，常用於處理用物理選礦方法難於處理或無法處理的礦物原料、中間產品或尾礦。隨着成分複雜的、難選的和細粒的礦物原料日益增多，物理和化學選礦聯合流程的應用越來越受到重視。化學選成功應用的實例有氰化法提金、酸浸-沉澱-浮選、離析-浮選處理氧化銅礦等。、<A a 離子交換和<A a細菌浸取等技術的應用，進一步促進了化學選的發展。它的發展趨向是：研製更有效的浸取劑和萃取劑，發展生物化學方法，降低能耗和成本，防止環境污染。

此外，還有礦物原料在斜面運動或碰撞時利用其摩擦係數、碰撞恢復係數的差異進行選別的<A a 摩擦與彈跳選等。 ^[3] 

絕大多數選礦產品都含有大量水分，這對於運輸和冶煉加工都十分不利。因此，在冶煉之前，需要脱除選礦產品中的水分。脱水作業常常按照下面幾個階段進行:

1) 濃縮 濃縮是重力或離心力的作用下，使選礦產品中的固體顆粒發生沉澱，從而脱去部分水分的作業，濃縮通常在濃縮機裏進行。

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。過濾是濃縮以後進一步脱水作業，一般在過濾機上進行。

3）乾燥 乾燥是脱水的最後階段。它是根據加熱蒸發的原理減少水分的作業。但只有在脱水後的精礦還需要進行乾燥時才用。乾燥作業一般在乾燥機中進行，也有采用其他乾燥裝置的。

由濃縮、過濾、乾燥等工序構成的輔助車間成為脱水車間。 ^[3] 

選礦過程中，易產生有害氣體，水體污染，固體廢料等環境污染問題。