選礦學

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。

中國煤炭科學院、 北京礦冶總院、北京有色金屬研究院、中國科學院、西北有色金屬研究院等

中國礦業大學、中國礦業大學（北京）、長安大學、中南大學、北京科技大學、東北大學、昆明理工大學、西安科技大學、山東理工大學、江西理工大學、武漢理工大學、內蒙古科技大學、貴州大學、河北地質大學、山東科技大學、華北理工大學、遼寧工程技術大學等。

用外力克服固體物料各質點間的內聚力，使物料塊破壞以減小其顆粒粒度的過程，稱為破碎和磨碎。破碎使用破碎機，磨碎使用磨碎機。

在破碎和磨碎中，原料粒度與產物粒度的比值稱為破碎比。破碎比從數量上衡量及評價破碎和磨礦過程，它表示物料粒度在破碎和磨礦過程中減小的倍數。

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

按所用介質不同，重選分：①風力選，以空氣為介質；②水力選，以水為介質；③重介質選，以重液或重懸浮液為介質。風力選主要用於選別石棉、白堊、膨潤土、某些稀有金屬礦石和在缺水地區選煤。重力選礦通常有跳汰選礦、溜槽選礦、搖牀選礦(淘汰盤)和重介質選礦等；按使用的介質，又分濕式重選與風力重選(乾式)。

浮選，漂浮選礦的簡稱，是根據礦物顆粒表面物理化學性質的不同，按礦物可浮性的差異進行分選的方法。利用礦物表面的物理化學性質差異選別礦物顆粒的過程，舊稱浮游選礦，是應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、硫磺、金剛石、石英、雲母、長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、岩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粒煤中的灰分和從煤中脱除細粒硫鐵礦。全世界每年經浮選處理的礦石和物料有數十億噸。大型選礦廠每天處理礦石達十萬噸。浮選的生產指標和設備效率均較高，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。

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行選別的過程。通常將待選礦物按比磁化係數x的大小分為四類：①強磁性礦物，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、假象和半假象赤鐵礦等；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的分選空間後，受到磁力和其他機械力（如重力、離心力、摩擦力、介質阻力等）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；非磁性礦物顆粒主要受機械力的作用。因之，各沿不同路徑運動，得到分選。一般説來磁性顆粒在磁場中所受比磁力的大小與磁場強度和梯度成正比。

磁選機 種類繁多，通常按磁場強弱、聚磁介質類型、工作介質以及結構特點等分類和命名。最基本的是按磁場強弱分類，有三類：

①弱磁場磁選機，工作間隙的磁場強度為(0.6～1.6)×10⁵A/m，用來選彆強磁性礦物;

②中磁場磁選機,工作間隙的磁場強度為(1.6～4.8)×10⁵A/m，用來選別中等磁性礦物;

③強磁場磁選機,工作間隙的磁場強度為(4.8～20.8)×10⁵A/m用來選別弱磁性礦物。

70年代以來出現超導磁選機，磁場強度可達(28～40)×105A/m，可以選別磁性更弱的礦物。

按工作介質，磁選機有乾式（空氣）及濕式（水）之分。磁選機結構與要選別的礦物磁性強弱以及粒度有關。除磁滑輪用於選別塊狀物料外，一般可處理的物料粒度由幾毫米至幾微米。

化學選礦法是利用化學作用將礦石中有用成分提取出來的方法。它包括各種形式的焙燒、浸出；溶劑萃取；離子交換；沉澱、電沉積、離子浮選等等。下面作簡單介紹。

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。輝鉬礦經氧化焙燒後生成三氧化鉬，用氨浸出時生成鉬酸銨進入溶液，與不溶物加以分離。溶液經濃縮結晶得到鉬酸銨晶體，或加酸酸化生成鉬酸沉澱，從而與可溶性雜質分離。二者經煅燒後都生成純淨的三氧化鉬，然後用氫還原法生產金屬鉬。

2．硫酸化焙燒

硫酸化焙燒指的是金屬硫化礦經氧化焙燒生成硫酸鹽，然後用水浸出的分離過程。金屬硫酸鹽在高温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温度不同，如鐵的硫酸鹽約在550℃發生分解，而銅、鈷、鎳的硫酸鹽則需在700℃以上才發生分解。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。這時需將黃鐵礦的氧化焙燒温度控制在700℃以下，焙燒生成的氣體產物二氧化硫(與部分三氧化硫)用於制 造硫酸。焙燒殘渣則用水浸出。其中的硫酸銅、鈷或鎳進入溶液後，再作進一步分離。

3．酸性焙燒

酸性焙燒指用濃硫酸、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程。生成的硫酸鹽用水浸出，作進一步處理。例如，用濃硫酸分解氟碳鈰鑭礦精礦的過程就是酸性焙燒的過程。

電力選礦為在高壓電場作用下，配合其他力場作用，利用礦物的電性質的不同進行選別的幹選過程。可用於有色金屬、鐵礦石、非金屬礦石以及其他物料的選別。

電選過程中應用的礦物電學性質主要有電導率、介電常數等。電導率大於10～10Ω/m的稱為導體礦物，有自然銅、石墨、方鉛礦、金、磁黃鐵礦等；電導率為1～10Ω/m的稱半導體礦物，有赤鐵礦、錫石、磁鐵礦、黃銅礦;電導率小於10Ω/m的礦物稱非導體礦物，如碳酸鹽和硅酸鹽礦物等。電選時必須使礦物顆粒帶電，主要方法有:①摩擦帶電；②感應帶電；③接觸帶電;④電暈放電電場中帶電等。

電選機種類較多,多為圓筒式,用電暈極或電暈與靜電極相結合的複合電場。此外，還有室式、溜槽式和搖牀式等。圓筒式電選機中，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。當高壓直流負（或正）電加到電暈電極和靜電極(偏向電極)時，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。礦粒經振動給礦槽和轉筒帶入此空間時，獲得電荷。導電性好的礦粒所獲得的電荷經圓筒迅速傳走，在離心力、重力和靜電力的共同作用下，從圓筒前方落下；非導體礦粒因導電性差，不易失去所帶的電荷，此電荷與筒面感應，產生鏡面吸力使礦粒緊吸於筒面，隨圓筒轉到後方，然後被毛刷強制刷下（見圖）。

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。