重選

古代開始，就用重選法從沙裏淘金。明《天工開物》中記載有分選鐵礦砂和錫礦砂的淘洗盤。

18世紀牛頓和1851年斯托克斯 (G.G.Stokes) 提出的運動阻力公式是重力選礦的基礎；

1848年在德國出現了第一台機械傳動活塞跳汰機；

1893年美國威爾弗利 (A.Wilfley)發明搖牀；

1867年奧地利雷廷格爾(P.R.von Rittinger)提出等降現象，導致窄級別入選。

20世紀早期美國裏恰茲(R.H.Richards)及蘇聯利亞先科(П.Β.Лященко)對於干涉沉降進行了系統的研究。

1921年應用重介質分選機選別塊煤。

1943年美國用漢弗萊斯 (I.B.Humph-reys) 研製的螺旋選礦機從海濱砂礦中回收鉻礦。

20世紀50年代德國麥爾 (F.W.Mayer)提出跳汰分層的勢能假説。這些都標誌着重選日益從工藝實踐發展成工程學科。

20世紀 50年代英國巴格諾爾德（R.A.Bagnold）關於礦漿受剪切時在與剪切相垂直的方向將產生分散壓的理論，促進了礦泥選別設備的發展。

20世紀60年代研製成賴克特圓錐選礦機，中國的離心選礦機和40層搖動翻牀等礦泥選別設備。 ^[1] 

1、能處理的物料由塊體、粗粒向細粒、礦泥擴展。重選已能選別20μm的礦石；

2、除重力外還引入了其他作用力，以強化重選過程；如離心選礦機與搖動翻牀中分別加上離心力與剪切力，使礦泥的選別效率得以提高；

3、設備的大型化、多層化。理論研究隨着生產的發展而開展。 ^[2] 

根據阿基米德定律，水的浮力的大小在數值上等於沉沒物體所排開的同體積的水的重量。在不流動的水中，物體受兩種力的作用：物體的重力（垂直向下）和液體（水）的浮力（垂直向上）。如果重力和浮力相等，物體處於平衡狀態；當重力大於浮力時，物體就下沉；當重力小於浮力時，物體就上浮。

如果物體和液體的比重都是均勻的，根據它們比重的大小就可以決定物體的浮或沉。當物體的比重大於液體的比重時，物體下沉；而小於液體的比重時，物體浮起。在重選中通常以兩種比重不同的礦粒在介質中相對比重的比值作為近似地評價重選過程難易程度的指標 ^[3] 

在一定的介質或介質流中（主要是水），按礦物原料顆粒的比重差異進行選別的過程。主要用於選別有用礦物與脈石有較大比重差的礦物原料，如鎢、錫礦及金礦等。對於煤，重選是最主要的選煤方法。

優點是：

1、生產成本低廉。

2、可處理的物料粒度範圍寬，粗的可達幾百毫米，細的可至0.02mm。

3、對環境污染少，產品易於脱水。但對小於0.1mm的礦石和0.5mm的煤，選礦效率和設備處理能力都較低。 ^[2] 

用重選法分選礦物的難易度可表達為：

式中：

——分選難易度；

、

及

分別為密度高、密度低的礦物和介質的比重。

當

時，增大介質的比重，可降低重選的難度。

用重選法處理礦物原料時，一般先將物料用篩分或水力分級的方法，按粒度分成若干級別，然後用適於處理各該粒度級別物料的重選設備選別，構成分級入選的工藝流程。選煤時往往不分級而將原煤直接入選。 ^[4] 

可分為重介質選、跳汰選、搖牀選、溜槽選、離心選等過程。

利用垂直交變水流使物料鬆散，達到按比重分層與選別的過程。跳汰機的基本組成部分是跳汰室，室內置有篩網。水與礦粒的混合物從一端給入跳汰室的篩網上，礦粒在垂直交變水流的作用下運動，交替發生鬆散和緊密，最後按自身比重差分層。比重小的產品在上層隨礦漿流由上部排出；比重大的產品在下層由下部排出。

跳汰機種類繁多，選礦用跳汰機多借隔膜的往復運動引起水流的交變運動，形成有利於分層的鋸齒形運動曲線。無活塞跳汰機用壓縮空氣使水作上下運動。主要有鮑姆型及新型的篩下空氣室型，多用於選煤，少數情況也用於選礦。

水流的脈動波形是影響跳汰過程的重要因素。由於物料的粒度對按比重分層有一定影響，故有時將礦石篩分成窄級別分別入選。跳汰機的主要操作參數為水流的衝次、衝程、篩下補給水量、給料量和給料濃度以及牀石的比重、粒度和厚度等。跳汰機單位面積處理能力大、設備結構簡單、操作和維修容易。隨着選礦規模的擴大，跳汰機趨向大型化。 ^[1] 

搖牀由帶有牀條或溝槽的橫向傾斜牀面和傳動機構組成。傳動機構使牀面沿縱向作不對稱往復運動。

牀面上的礦粒在機械振動、礦漿橫向流和牀條間渦流的聯合作用下鬆散、析離、分層、分帶。上層礦粒比重小、粒度大，下層礦粒比重大、粒度小，上層礦漿流速快，故礦粒橫向移動也較快；下層礦漿流速小，其中的礦粒因與牀面摩擦受機械搬運力大，縱向移動速度大；不同粒度和比重的礦粒便由於在牀面上運動軌跡不同而分離。

搖牀主要結構參數為傳動機構的運動特性、牀面和牀條形狀、尺寸與佈置方式。主要操作參數是牀面的衝次、衝程、橫向傾角、沖洗水量、給礦量和給礦濃度等。

通常，對細粒給礦用小衝程、高衝次和低牀條；反之採用大沖程、低衝次和高牀條。搖牀的選別效率高，尤其是富集比高，可得多種產品；但是設備單位面積處理量小。為節省佔地面積，50年代以來出現了各式多層搖牀，其中懸掛式多層搖牀優於座落式。 ^[1] 

藉助在傾斜槽中流動的水流進行物料選別的過程。礦粒在重力、摩擦力、水流動壓力、剪切力及擋條阻力（槽面上有擋條時）等聯合作用下，鬆散、分層，達到按比重分選。

1、根據處理物料的粒度分為：

（1）粗粒溜槽 (給礦粒度通常為2～3mm，最大可達100mm以上)，有固定式及帶式，用於選別砂金、砂錫及鎢礦等；

（2）礦砂溜槽（給礦粒度2～0.074mm）。

2、溜槽類型較多，常用的有下列幾種。

（1）帶式溜槽 主要部分為一無極的平膠帶，帶面與水平作13°～17°傾斜，由傳動輪帶動低速運轉。礦漿給至離傳動輪一定距離處。比重大的礦粒沉至帶面隨膠帶向上運動；在傳動輪附近用沖洗水將混雜的脈石顆粒洗出，由頂端排出；比重小的礦粒隨礦漿流向下流動，由尾端排出。

（2）尖縮溜槽（又稱扇形溜槽）與圓錐選礦機 尖縮溜槽槽長約 1m，給礦端寬125～1400mm，向排礦端逐漸尖縮至25～9mm左右,槽面作16°～20°傾斜放置。含固體重量50～65%的礦漿由上端給入，向下流動時，隨槽面變窄礦漿層逐漸增厚,礦粒在流動中按比重分層,由分離隔板分離開。圓錐選礦機由尖縮溜槽演變而成。礦漿由中心給入正置的給礦錐,沿錐面向底部周緣流動,抵周緣後垂直下落至倒置的選別錐（一層或兩層）。隨礦漿由周緣向中心流動,選別錐表面逐漸縮小,礦漿層逐漸變厚,礦粒在流動過程中按比重分層,由中心處的分割器將輕、重產品分離開。圓錐選礦機直徑通常為2m，最近出現直徑3m的新設備，一般為多層重疊配置。一次可完成粗、精、掃多段選別。圓錐選礦機主要特點是處理能力大,每台設備達60～100t/h（直徑2m）及200～300t/h（直徑3m）；投資和生產費用均較低，推廣迅速；但要求給礦濃度高。一般為55～70%（固體重量），且波動範圍不大於 ±2%。適於選別粒度均勻、含泥少的物料，尤其是海濱砂礦。

（3）搖動翻牀 又名巴特萊斯－莫茲裏翻牀，是選別細泥的有效設備。由40層玻璃鋼平板組成牀面，懸吊式。傳動機構由直流電機和一不平衡重塊組成，使牀面作平面圓運動。牀面與水平作1°～3°傾斜，牀面上礦漿受連續剪切作用，沿緩傾斜牀面徐徐向下流動，借重力及剪切力引起的層間斥力，使礦粒按比重分選，比重大的礦粒沉落在牀面上，工作一段時間後,停止給礦,牀面向另一方向傾斜，比重大的礦粒被水衝出。

此外，還有橫流帶式溜槽、五層自動翻牀和逆流洗煤槽等。 ^[1] 

（4）螺旋選礦機與螺旋溜槽是由螺旋形斜槽組成。

礦漿由頂端給入。自上而下繞中心軸旋轉流動。礦粒在重力、液流動力、離心力、摩擦力和沿內圈給入的沖洗水的聯合作用下各自沿不同的軌跡運動，比重大的礦物顆粒繞裏圈迴轉；比重小的礦物顆粒則進入外圈。在不同位置分別接出, 即可得不同產品。

螺旋選礦機橫載面形式多為橢圓的1/4周，適於選別2～0.07mm的礦粒；螺旋溜槽的斷面為立方拋物線形, 適於選別 0.3～0.02mm的礦粒。螺旋選礦機和螺旋溜槽基建投資少，能耗低，設備簡單可靠，操作容易，富集比高，可以得到多種產品。但必須均勻給礦。

為減少佔地面積，60年代又出現將多個螺旋槽重疊在一起的多頭螺旋選礦機與螺旋溜槽。

離心選礦機（卧式離心溜槽）是旋轉型的間歇式溜槽。屬於在離心力作用下的流膜選礦設備。

利用離心力強化、按比重選別的過程，1964年中國創制了離心選礦機,可選別74～10μm的礦粒，單位面積處理能力達0.8t/(平方米·h)，已廣泛用於中國錫礦、鎢礦和赤鐵礦選別。多用作粗選。

離心選礦機是一種高效的礦泥重選設備。

其主要優點是：結構簡單、運轉可靠、選別指標高、生產能力大、選別粒度下限低。

缺點是：間斷作業、輔助設備複雜、富集比不夠高。 ^[3] 

與其它選礦方法比較，重選具有處理能力大、選別粒度範圍寬、設備結構較簡單、不消耗貴重生產材料、作業成本低、沒有污染等優點，因此被廣泛用於鎢、錫礦的選礦。在黑色金屬（鐵、錳、鉻）、稀有金屬（鉭、鈮、釷、鋯、鈦等）、貴金屬礦石的選別，應用也很普遍。

重選也是煤的主要選礦方法。重選還被用來選別煤系硫鐵礦、磷灰石、金剛石、石棉等非金屬礦物。對於那些主要以浮選處理的有色金屬（銅、鉛、鋅等）礦石，也可用重介質選礦預先除去粗粒脈石或圍巖，達到初步富集。屬於重選的分級、脱水等作業，幾乎在所有選礦廠都是不可缺少的。 ^[2]