第4章重介质选矿全章内容4.1 概述4.1.1 重介质选矿的基本原理4.1.2 重介质的种类与加重质的选择1．重介质的种类2．加重质的选择4.1.3 重介质选矿的应用4.2 重悬浮液的性质4.2.1 悬浮液的密度1．悬浮液密度的特点2．悬浮液的有效密度4.2.2 悬浮液的粘度和流变性1.悬浮液的粘度和流变性2．悬浮液粘度的测定4.2.3 悬浮液的稳定性4.2.4 影响悬浮液密度、粘度及稳定性的因素1.悬浮液中加重质容积浓度的影响2．加重质的密度、粒度和形状影响4.3 重介质分选机4.3.1 选煤用块煤重介质分选机{其余略}4.4 旋转重介质流选矿{P159}4.4.1圆锥型重介质旋流器4.4.2圆筒型重介质旋流器{P166-167} 4.5 重悬浮液的回收与净化4.5.1重悬浮液回收与净化系统4.5.2重悬浮液中煤(矿)泥量的动平衡4.5.3重悬浮液回收与净化的主要设备4.5.4重悬浮液回收与净化中的损失4.6重悬浮液密度的自动控制 4.6.1 双管压差密度计4.6.2水柱平衡密度计4.6.3 放射性密度测定仪 4.6.4 悬浮液密度自动控制系统{重点讲授}4.1 概述4.1.1 重介质选矿的基本原理通常将密度大于水的介质称为重介质.在这样的介质中进行的选矿称为重介质选矿,它是按阿基米得原理进行的.任何物体在介质中都将受到浮力的作用,浮力F的大小等于物体排开的同体积介质的重量,即F=V ρzj g颗粒在介质中的有效重力G0与重力加速度g0分别为:G0＝G—F=V(δ-ρzj )g g0=[(δ-ρzj)/ δ] g可见，G0及g0均随ρzj增大而减小。
在重介质中，当δ>ρzj时，g0为正，与g的方向一致，矿粒将向下沉降；而当δ<ρzj时，g0为负，与g的方向相反，矿粒将向上浮起。
因此，为使分选过程能有效进行，重介质密度应介于矿石中轻、重两种矿物的密度之间，即δ2>δ1。
在这样的介质中，分选完全属于静力作用过程，流体的运动和颗粒的沉降不再是分层的主要作用因素，而介质本身的性质却是影响分选的重要因素。
则密度差(高密度矿物与分选介质之差比密度矿物与分选介质之差)比可以判定分选的难易程度。
例如:煤矸石δ煤矸石=2.2 ;δ煤=1.5 ρ水=1若在水中分选，则密度差为：(δ煤矸石—ρ水)/(δ煤—ρ水)=2.4若ρzj =1.4的介质分选中:则密度差(δ煤矸石——ρ水)/(δ煤—ρ水)= 8{ρ空气=1.23kg/m3}4.1.2 重介质的种类与加重质的选择1．重介质的种类重介质有重液与重悬浮液之分。
①重液—重液是一些密度高的有机液体或无机盐类的水溶液。
它们是均质液体，可用有机溶剂或水调配成不同的密度。
{选煤浮沉试验多用氯化锌，用后要清洗。
其他重液可根据需要配制。
} 如三溴甲烷(CHBr3)或四溴乙烷(C2H4Br4)，最高密度可达2.9～3.0g／cm3。
用不同量的苯、甲苯或四氯化碳与之混合，即可改变其密度。
碘化钾与碘化汞按1:1.24的比例配成的水溶液，最高密度可达3.2g／cm3。
二碘甲烷(CH2I2)溶液最高密度可达3.3g／cm3。
甲酸铊(HCOOTl)和丙二酸铊[CH2 (COOTl)2)配成的溶液，密度最高达4.25g／cm3。
另外氯化钙的水溶液，最高密度可达1.4g／cm3；氯化锌的水溶液，密度可达1.8～2.0g／cm3；四氯化碳与甲苯配成的溶液，密度可达1.6g／cm3。
上述重液的共同特点是来源有限，价格昂贵，有毒，有腐蚀作用且不易回收。
生产上几乎不用其作为介质，只在实验室中作重力分析或分离矿物时使用。
②重悬浮液—重悬浮液是由密度大的固体微粒分散在水中构成的非均质两相介质。
高密度固体微粒起着加大介质密度的作用，故称为加重质。
加重质的粒度一般为-200网目占60％～80％，能够均匀分散于水中。
此时，置于其中的较大矿粒便受到了像均匀介质一样的增大了的浮力作用。
密度大于重悬浮液密度的矿粒仍可下沉，反之则上浮。
因重悬浮液具有价廉、无毒等优点，在工业上得以广泛应用。
目前所说的重介质选矿，实际上就是重悬浮液选矿。
2．加重质的选择工业上所用的加重质因要求配制的重悬浮液密度不同而不同，常用的有下列几种。
①硅铁—选矿用的硅铁含Si量为13％～18％,这样的硅铁密度为6.8g／cm3,可配制密度为3.2～3.5g／cm3的重悬浮液。
硅铁具有耐氧化、硬度大、带强磁性等特点,使用后经筛分和磁选可以回收再用。
根据制造方法的不同，硅铁又分为磨碎硅铁、喷雾硅铁和电炉刚玉废料(属含杂硅铁)等。
其中喷雾硅铁外表呈球形，在同样浓度下配制的悬浮液粘度小,便于使用。
②方铅矿—纯的方铅矿密度为7.5 g／cm3,通常所用者为方铅矿精矿,Pb品位为60％，配制的悬浮液密度为3.5g／cm3。
方铅矿悬浮液用后可用浮选法回收再用。
但其硬度低,易泥化,配制的悬浮液粘度高,且容易损失,因此,现已逐渐少用。
③磁铁矿—纯磁铁矿密度为5.0g／cm3左右，用含Fe 60％以上的铁精矿配制的悬浮液密度最大可达2.5g／cm3。
磁铁矿在水中不易氧化，可用弱磁选法回收。
此外，还可用选矿厂的副产品如砷黄铁矿、黄铁矿等作加重质。
从选矿生产的角度来看，配制的重悬浮液不但应达到分选要求的密度，而且应具有较小的粘度及较好的稳定性。
为此，选择的加重质，应具有足够高的密度，且在使用过程中不易泥化和氧化，来源广泛，价格低廉，便于制备与再生，这些都是选择加重质时必须考虑的因素。
4.1.3 重介质选矿的应用{只介绍应用范围即可}从原理上看，重介质选矿是严格按密度分选的，与矿粒的粒度与形状无关，介质常表现出较高的粘度，严重影响颗粒的沉降速度。
若给矿粒度大，重矿物沉降快，对分层精确性的影响倒不显著；但若给矿粒度小，则往往因有一部分粒度小的重矿物颗粒未来得及沉降到底部，便被介质带到机外，从而降低了分选效率。
因此，在分选前预先筛分出细小矿粒还是必要的。
重介质选矿的给矿粒度下限，对金属矿石为1.5～3mm，对煤为3～6mm，应用重介质旋流器可到0.3～0.5mm；给矿粒度上限，金属矿石为50～150mm，煤为300—400mm。
目前一般认为分选金属矿石时合适的给矿粒度范围为2～75mm。
受加重质自身密度的限制,悬浮液难以达到很高的密度,通常只能比轻矿物密度略高一点,故重介质选矿不能获得高品位的最终精矿,而只能选出密度低的单体脉石或采矿过程混入的围岩,因此只能作为预先分选作业使用。
对煤来说,通常多采用磁铁矿粉作为加重质。
因其配制的悬浮液密度范围较宽，完全能够分选各种煤炭,而且便于回收。
对有色金属矿石{预先抛尾},最适合于处理的有用矿物为集合体嵌布或粗粒嵌布的矿石。
这类矿石经中碎后,即有大量单体,脉石产出,用重介质选矿法将其除去,使之不再进入磨矿和分选作业,从而可大大降低生产成本并提高选矿厂的处理能力。
对于井下开采的铁、锰矿石，利用重介质选矿法可预先除去混入的围岩,恢复地质品位。
重介质选矿法已在我国用于处理铁、锰、锡、钨等矿石。
复习思考题:1.重介质选矿的基本原理2.重介质的种类与加重质的选择3.重介质选矿的应用条件4.2 重悬浮液的性质4.2.1 悬浮液的密度1．悬浮液密度的特点2．悬浮液的有效密度4.2.2 悬浮液的粘度和流变性1.悬浮液的粘度和流变性2．悬浮液粘度的测定4.2.3 悬浮液的稳定性4.2.4 影响悬浮液密度、粘度及稳定性的因素1.悬浮液中加重质容积浓度的影响2．加重质的密度、粒度和形状影响4.2.1 悬浮液的密度1．悬浮液密度的特点（1）悬浮液是一种不均质的两相系统，在固、液两相间具有很大的相界面，因此，它具有类似胶体系统的物理化学性质，这就使悬浮液在密度和粘度方面与均质重液有不同的性质。
密度是指单位体积所具有的质量。
悬浮液的密度等于加重质的密度和液体(水)密度的加权平均值，即ρzj(重介质)＝λδj（加重剂）+(1—λ) ρs（水）因水的密度为lg／cm3，所以ρzj(重介质)＝λ（δj（加重剂）—1）+1 (2—4—1)式中ρzj—重介质悬浮液的密度，g／cm3；λ—悬浮液的固体容积浓度，％；δj —加重质的密度，g／cm3；ρs——水的密度，g／cm3。
（2）{悬浮液的假密度}式(2—4—1)所求悬浮液的密度，在物理意义上与均质介质的密度不完全相同，只有将悬浮液中的固、液两相作为一个统一的整体看待时，才具有密度的概念。
因悬浮液是由两种密度完全不同的质点(即固、液两相质点)所构成的两相混合物，故悬浮液密度在数值上不能表征其中每一个质点的密度，因此通常称该密度为悬浮液的假密度，或称悬浮液的物理密度。
（3）悬浮液内各质点密度的不均一性，影响矿粒在其中的分选。
只有当加重质粒度较细，容积浓度又较高，而人选的矿粒粒度大时，在分选过程中，对矿粒而言，悬浮液才能作为一个整体称其为分选介质；否则，此时的分选介质只是悬浮液中的液体而不是悬浮液的整体，悬浮液的密度也就没有什么意义了。
而矿粒在悬浮液中的沉降，仅仅看做是矿粒在液体中受加重质悬浮粒作用的干扰沉降。
矿粒在悬浮液中所排开的介质不是具有密度为悬浮液密度的悬浮液本身，而是悬浮液中的液体，它的密度为ρs。
因此，尽管有的矿粒密度低于悬浮液的密度，但也将下沉，即矿粒不能按悬浮液的密度进行浮沉过程，而达到高、低不同密度矿粒的分离。
从以上分析可知，在重介质选矿过程中作为分选介质而起作用的悬浮液，其中固体悬浮粒(加重质)的粒度和容积浓度与入选物料之间应具有一定的关系；再有，从式(2-4-1)可以看出，悬浮液的密度要由加重质的密度和容积浓度来决定。
2．悬浮液的有效密度 [ρzj(重介质)＝λ（δj（加重剂）—1）+1 ]从式(2-4-1)看出,重介悬浮液的密度ρzj是由加重质的密度δj及其容积浓度λ所决定。
按规定的重介悬浮液密度配制一定体积的悬浮液，所需加重质的质量，可用公式计算。
根据质量平衡关系，则m j + [Vzj —（m j /δj）]＝Vzjρzjm j＝（2-4-2）式中mj—悬浮液中固体(加重质)的质量，kg；V zj—重介悬浮液的体积，m3；ρzj —重介悬浮液的密度，kg／m3；ρs —水的密度，kg／m3；δj—加重质的密度，kg／m3。
{理论与实际的差别}从理论上讲，重介悬浮液的物理密度应该就是分选密度，但实际工作中有时并非如此，这是由于加重质颗粒很细，当悬浮液固体容积浓度大到一定程度后，加重质颗粒由于种种原因经直接接触而相互连接起来，形成空间网状结构物，这就使悬浮液发生了结构化。
由于悬浮液出现结构化的影响，实际的分选密度常常高于悬浮液的物理密度。
对于未结构化的重介悬浮液，因加重质颗粒的沉降，分选密度既可高于也可低于悬浮液的假定密度，这应由轻、重产物分离界限层的位置决定。