选矿设备发展历史悠久,从古代人类开始知道利用金属材料开始,就使用兽皮在河溪中淘洗自然金属或天然矿物,后又使用木制溜槽进行分选。中国明朝《天工开物》中记载有分选铁矿砂和锡矿砂的淘洗盘。随着选矿工艺的发展,选矿设备出现了多种类型,各类型又有很多系列和品种。主要工艺设备包括破碎设备、筛分设备、磨矿设备、分级设备、浮选设备、重选设备、磁选设备、电选设备、固-液分离设备、干燥设备等;辅助工艺设备包括给矿机、输送机、搅拌槽、脱磁器、加药机、矿浆泵、取样机等。对于特殊的工艺要求,有特殊的分选设备,如拣选机、涡流分选机等。黄金提取相对于常规选矿工艺有自身的特点,有专用的提金设备。选矿机械中出现最早的是重选设备,最初的活塞式跳汰机于1830~1840年在德国出现,用于金属矿分选。浮选机出现较晚,第一台浮选机(机械搅拌式的)出现于1910年。
选矿设备
分离矿物中的有用矿物与脉石矿物,富集所需成分的工艺设备。
- 英文名称
- mineral processing equipment
- 所属学科
- 矿业工程
采用挤压、弯曲、冲击等方式,将投入的大块物料碎裂成小块或粒状的设备,常用的有颚式、圆锥式、锤式及辊式等破碎机。筛分设备绝大部分为振动运动方式,由振动电机或电机-激振器驱动筛框或直接驱动筛面运动。
主要通过研磨介质(钢棒、钢球、砾石或矿块本身)的冲击和磨剥作用将物料粉碎的设备,主要有滚筒形球磨机(见图)、搅拌磨机、辊磨机、振动磨机、气流磨机等。磨矿设备常与分级设备联合工作。分级设备是利用矿物中各种颗粒沉降速度或粒度的不同,把磨碎后混在一起的不同粒度、不同比重的细小矿粒分离的设备,常用的有筛分机、螺旋分级机、水力旋流器、风力分级机、筛分机械等。
19世纪末期,伴随着细粒选矿的需求,浮选作为一种选矿方法被明确提出,各类浮选设备也随之产生。根据矿浆充气和搅拌方式的不同,可分为:①机械搅拌式。搅拌和充气都由机械搅拌器实现。搅拌器在浮选槽内高速旋转,驱动矿浆流动,在叶轮腔内产生负压而吸入空气。②充气机械搅拌式。除机械搅拌外,再向浮选槽中充入低压空气。③充气式。靠压入空气进行搅拌并产生气泡,如浮选柱和泡沫分离装置等。④气体析出式。用降低压力方法或先加压后降至常压的方法,使矿浆中溶解的空气析出,形成微泡。⑤压力溶气式。利用高压将充入的空气预溶于水,然后在常压下于浮选槽内析出,形成大量微泡。
使入选的混合矿粒在运动的介质中按比重或粒度进行分选的设备。种类繁多,主要有重介质选矿机、跳汰机、摇床、离心选矿机、斜槽选矿设备、横流皮带溜槽、磁流体选矿机等。它们结构简单、不污染环境、成本低、耗能少,对于选别粗粒嵌布的矿物如铁、锰、钛、钨、锡、铌等矿石较有优势。重力选矿设备一直在向大型、多层、离心力强化重选过程、多种力场联合作用、细粒重介以及细泥重选方向发展。
利用各种矿物的磁性差异,借助磁力和机械力对矿物进行选别的设备。磁选机由磁力系统、分选装置、给矿和排矿装置组成,种类很多,结构和选别方式差异较大。大体有弱磁和强磁、干式和湿式、振动和不振动之分。弱磁场磁选机表面磁感应强度为120毫特左右,主要包括磁力滚筒和筒式磁选机,用于强磁性矿物如铁的选别。强磁场磁选机表面磁感应强度在1700毫特以上,用于弱磁性矿物如贵重金属和非金属的分选。
主要包括借助沉降原理分离的浓密设备和借助过滤介质分离的过滤设备。
浓密设备主要分为重力沉降设备和离心力沉降设备两大类。古代的沉降池就是一种原始的浓密设备,如今仍在使用。20世纪初出现了浓密机,1956年德国推出了倾斜式沉降槽,随后出现了倾斜板、倾斜管浓密机。70年代又出现了高效深锥浓密机。中国从20世纪80年代起开发了多种高效浓密机。
过滤设备是利用多孔性过滤介质截留液体与固体颗粒混合物中的固体颗粒而实现固-液分离。20世纪初发明的转鼓真空过滤机实现了过滤操作的连续化。此后,各种类型的连续过滤机相继出现。按获得过滤推动力的方法的不同,过滤设备分为重力过滤机、真空过滤机、离心过滤机和加压过滤机(压滤机)。重力过滤机借助悬浮液的重力和位差在过滤介质上形成的压力作为过滤推动力,一般为间歇操作。真空过滤机利用大气压力差将悬浮液中的固体颗粒截留在过滤介质表面实现固-液分离,有间歇操作和连续操作两种类型。离心过滤机过滤的推动力是惯性离心力,如过滤离心机,它由高速旋转的转鼓带动滤浆回转而产生。有间歇式和连续式两种类型。加压过滤机以滤浆泵或压缩空气产生的压力为过滤推动力,有间歇操作和连续操作两类。
选矿设备将继续向大型化、高效、节能方向发展,并向多学科、多领域交叉发展。将不断提高设备的控制技术、数字化和智能化水平,降低劳动强度和人工成本,提高操作精度和运行效率。