《选矿学》课程教案讲稿（重力选矿）第一章 概述 第一节 重力选矿研究的对象及其应用范围 第二节 重力选矿的发展概况

第1次进理程名称·《重力选矿》摘要第一章林概述第一节授课题目（章、节）重力选矿研究的对象及其应用范围本讲目的要求及重点难点：【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握重力选矿的研究对象，了解重力选矿的发展过程及现状。【主要内容】1、重力选矿的定义、目的和任务2、介质的分类、作用3、矿石的可选性评定系数内容【本讲课程的引入】重力选矿是研究矿物分选、分离、富集、综合利用矿产资源的一门综合性技术科学，是我们矿物加工工程专业的主干课程和专业核心课程。通过课程的学习，我们就可以了解各种矿物加工方法的基本理论、矿物加工工艺及相应的机械设备的工作原理及其应用实践，这对于今后大家从事选矿专业有着举足轻重的作用。下面我们就重力选矿的研究对象以及它的发展简史做一详细的介绍。【本讲课程的内容】第一章概述第一节重力选矿研究的对象及其应用范围一、重力选矿基本概念1、定义：重力选矿就是根据矿粒间密度的不同，因而在运动介质中所受重力、流体力以及其他机械力不同，从而实现按密度分选矿粒群的工艺过程，简称重选。2、意义：在于从原矿中把有用矿物（或有用成分）分离出来加以富集，构成组分单一的富矿（或化合物），即所谓精矿。3、重力选矿过程中所用的介质：1)、种类：空气、水、重液（密度大于水的液体或高密度盐类的水溶液）或重悬浮液（高密度固体微粒与水的混合物）。其中用的最多的是水，在缺水的干旱地区或处理某些特殊的原料时可用空气，这时称为风力选矿。重液是密度大于水的液体或盐类水溶液，利用重液可以严格地将矿物按密度差分开。但是重液价格昂贵，只限于实验室使用。重悬浮液是由高密度的固体微粒与水组成的混合物，其密度要高于轻矿物的密度，可在实际生产中应用，后续所讲的重介质选矿

课程名称：《重力选矿》 第 1 次讲 摘要 授课题目（章、节） 第一章 概述 第一节 重力选矿研究的对象及其应用范围 第二节 重力选矿的发展概况 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】通过本讲课程的学习，掌握重力选矿的研究对象，了解重力选矿的发展过程及现状。 【主要内容】1、重力选矿的定义、目的和任务 2、介质的分类、作用 3、矿石的可选性评定系数 4、重力选矿的发展简况 【重 点】矿石的可选性评定系数 【难 点】对 E 值的理解 内容 【本讲课程的引入】重力选矿是研究矿物分选、分离、富集、综合利用矿产资源的一门综 合性技术科学，是我们矿物加工工程专业的主干课程和专业核心课程。通过课程的学习， 我们就可以了解各种矿物加工方法的基本理论、矿物加工工艺及相应的机械设备的工作原 理及其应用实践，这对于今后大家从事选矿专业有着举足轻重的作用。下面我们就重力选 矿的研究对象以及它的发展简史做一详细的介绍。 【本讲课程的内容】 第一章 概述 第一节 重力选矿研究的对象及其应用范围 一、重力选矿基本概念 1、定义：重力选矿就是根据矿粒间密度的不同，因而在运动介质中所受重力、流体力 以及其他机械力不同，从而实现按密度分选矿粒群的工艺过程，简称重选。 2、意义：在于从原矿中把有用矿物（或有用成分）分离出来加以富集，构成组分单一 的富矿（或化合物），即所谓精矿。 3、重力选矿过程中所用的介质： 1)、种类：空气、水、重液（密度大于水的液体或高密度盐类的水溶液）或重悬浮液 （高密度固体微粒与水的混合物）。 其中用的最多的是水，在缺水的干旱地区或处理某些特殊的原料时可用空气，这时称 为风力选矿。重液是密度大于水的液体或盐类水溶液，利用重液可以严格地将矿物按密度 差分开。但是重液价格昂贵，只限于实验室使用。重悬浮液是由高密度的固体微粒与水组 成的混合物，其密度要高于轻矿物的密度，可在实际生产中应用，后续所讲的重介质选矿

所用的介质就是重悬浮液。2）、作用：矿粒在介质的浮力和阻力作用下运动。由于密度和粒度不同的颗粒具有不同的运动轨迹，从而达到分离的目的。其中介质的作用主要是传递能量、松散粒群、运输产物。4、重力选矿的目的：重力选矿的目的是按密度来分选矿粒。因此，在分选过程中，应该想方设法创造条件，降低矿粒的粒度和形状对分选结果的影响，以便使矿粒间的密度差别在分选过程中，能起主导作用。因此，一方面要深入研究矿粒在介质中的运动规律，一方面还要研究运动介质的性质以及在各种特定条件下，介质流的运动特性。5、重力选矿的共同点：1）矿粒间必须存在密度的差异：2）分选过程在介质中进行：3）在重力、流体力以及其它机械力综合作用下，矿粒群分散并按密度分层：4）分层好的物料，在介质作用下能够达到分离，并获得不同的最终产品。二、重选作业类型重力选矿的分类：根据介质运动形式和作业目的不同，重力选矿可分成6种工艺方法，不同方法所处理物料的密度及粒度也有别，见表1-1。表1-1重力选矿方法的类别及其应用范围粒度,kg/m重选工艺方法类别mm密度,最小最大最低最高略讲各方法的作用600.07412004200水力分级0.10030012008000重介质选矿0.074250120015600跳汰选矿0.0101001200溜槽选矿3000380.074120015600摇床选矿0.000300120015600洗矿表1-1中所列的分级和洗矿，都是按粒度分离的作业，但洗矿处理的对象是被粘土胶结的矿石，兼有碎矿的作用。其它各种重选工艺方法，则均属于按密度分选性质的作业。三、矿石的可选性利用重力选矿法分选物料的难易程度，主要是由待分离物料的密度差来决定，可简单地用下式判断o,-pE-0(1-1)重s,-p点讲述式中：E一一重选矿石可选性评定系数：81.、82一一分别为低密度矿石和高密度矿石的密度：P一一分选介质的密度

所用的介质就是重悬浮液。 2）、作用：矿粒在介质的浮力和阻力作用下运动。由于密度和粒度不同的颗粒具有不 同的运动轨迹，从而达到分离的目的。其中介质的作用主要是传递能量、松散粒群、运输 产物。 4、重力选矿的目的： 重力选矿的目的是按密度来分选矿粒。因此，在分选过程中，应该想方设法创造条件， 降低矿粒的粒度和形状对分选结果的影响，以便使矿粒间的密度差别在分选过程中，能起 主导作用。因此，一方面要深入研究矿粒在介质中的运动规律，一方面还要研究运动介质 的性质以及在各种特定条件下，介质流的运动特性。 5、 重力选矿的共同点： 1）矿粒间必须存在密度的差异； 2）分选过程在介质中进行； 3）在重力、流体力以及其它机械力综合作用下，矿粒群分散并按密度分层； 4）分层好的物料，在介质作用下能够达到分离，并获得不同的最终产品。 二、重选作业类型 重力选矿的分类：根据介质运动形式和作业目的不同，重力选矿可分成6种工艺方法， 不同方法所处理物料的密度及粒度也有别，见表1-1。 表1-1 重力选矿方法的类别及其应用范围 重选工艺方法类别 粒度, mm 密度, kg/m3 最小 最大 最低 最高 水力分级 0.074 60 1200 4200 重介质选矿 0.100 300 1200 8000 跳汰选矿 0.074 250 1200 15600 溜槽选矿 0.010 100 1200 3000 摇床选矿 0.074 38 1200 15600 洗矿 0.000 300 1200 15600 表 1-1 中所列的分级和洗矿，都是按粒度分离的作业，但洗矿处理的对象是被粘土胶 结的矿石，兼有碎矿的作用。其它各种重选工艺方法，则均属于按密度分选性质的作业。 三、矿石的可选性 利用重力选矿法分选物料的难易程度，主要是由待分离物料的密度差来决定，可简单 地用下式判断     − − = 1 2 E （1-1） 式中: E—一重选矿石可选性评定系数； δ1、δ2—一分别为低密度矿石和高密度矿石的密度； ρ一一分选介质的密度。 略 讲 各 方 法 的 作 用

按式（1-1）判断物料重选时的难易程度。由上式可见：（1）介质密度一定时，轻、重矿物的密度差愈大，矿石重选的可选性愈容易：（2）轻、重矿物的密度一定时，密度介质越高分选也越容易进行。按照E值的不同，可将矿石的难易性分为如表1-2所示的几个等级。表1-2矿物按密度分选的难易程度E值E>2.52.5>E>1.751.75>E>1.51.5>E>1.25EE>1.755容易1350-10008,-Pl-0,-P2 -11800-12000=4.00极容易E, =E>2.5S, - P21350-1200E，>E，同时也说明在轻、重矿物的密度一定时，密度介质越高分选也越容易进行。四、应用范围重力选矿是当今最为通用的几种选矿方法之一，尤其广泛地用于处理密度差较大的物料。在我国它是煤炭分选的最主要方法，也是选别金、钨、锡矿石的传统方法。在处理稀有金属（灶、钛、锆铁、锰矿石：同时也用于处理某些非金属矿石，如石棉、金刚石、高岭土等。对于那些以浮选法为主处理的有色金属（铜、铅、锌等）矿石，也可用重介质选矿法，预先除去粗粒脉石或围岩，使其达到初步富集。重选法还广泛用于脱水、分级、浓缩、集尘等作业，而这些工艺环节几乎是所有选煤厂和选矿厂所不可少的。第二节重力选矿的发展概况一、重力选矿的发展过程及现状1、发展过程：重力选矿的应用，可追溯到久远的年代，当时人们从河溪砂石中角兽皮淘洗选收自然金属。后来，开始采用简易的淘洗工具、人工溜槽以及手动跳汰机等，从事对矿物的分选工作。到了14世纪末，具有上下交变水流的跳汰机问世，这是直到今天仍保留其主要特征的典型重力选矿设备

按式（1-1）判断物料重选时的难易程度。由上式可见： （1） 介质密度一定时，轻、重矿物的密度差愈大，矿石重选的可选性愈容易； （2） 轻、重矿物的密度一定时，密度介质越高分选也越容易进行。 按照E值的不同，可将矿石的难易性分为如表1-2所示的几个等级。 表1-2 矿物按密度分选的难易程度 E值 E>2.5 2.5>E>1.75 1.75>E>1.5 1.5>E>1.25 EE>1.75 容易 4.00 1350 1200 1800 1200 1 2 2 2 2 = − − = − − =     E E>2.5 极容易 E2  E1 同时也说明在轻、重矿物的密度一定时，密度介质越高分选也越容易进行。 四、应用范围 重力选矿是当今最为通用的几种选矿方法之一，尤其广泛地用于处理密度差较大的物 料。在我国它是煤炭分选的最主要方法，也是选别金、钨、锡矿石的传统方法。在处理稀 有金属（灶、钛、锆\铁、锰矿石；同时也用于处理某些非金属矿石，如石棉、金刚石、高 岭土等。对于那些以浮选法为主处理的有色金属（铜、铅、锌等）矿石，也可用重介质选 矿法，预先除去粗粒脉石或围岩，使其达到初步富集。重选法还广泛用于脱水、分级、浓 缩、集尘等作业，而这些工艺环节几乎是所有选煤厂和选矿厂所不可少的。 第二节 重力选矿的发展概况 一、重力选矿的发展过程及现状 1、 发展过程： 重力选矿的应用，可追溯到久远的年代，当时人们从河溪砂石中角兽皮淘洗选收自然金 属。后来，开始采用简易的淘洗工具、人工溜槽以及手动跳汰机等，从事对矿物的分选工 作。到了14世纪末，具有上下交变水流的跳汰机问世，这是直到今天仍保留其主要特征的 典型重力选矿设备

20世纪中离心力场水力旋流器从河溪砂石中用兽皮淘洗选收自然金属发展撬况20世纪初出现稳定悬浮液重介质选煤法简易淘洗工具1892年，压缩空气人工溜槽，手驱动的无活塞跳汰动跳汰机机，鲍姆式跳汰机18世纪产业革命14世纪末，具有出现机械传动活上下交变水流塞跳汰机，摇床的跳汰机问世随着生产的发展，重力选矿技术也日趋进步。尤其在18世纪产业革命以后，随着金属材料需求量的增加和蒸汽机提供的动力，重力选矿从原始的手工操作发展到机械化。初期的重力选矿设备有动筛式手动跳汰机、上升水流选煤机及门联工作的洗煤槽。1830～1840年在德国哈兹矿区出现了机械传动的活塞跳汰机。19世纪末20世纪初，重力选矿设备得到了很大的改进，出现了可以连续工作的里欧洗煤槽，选分细粒矿石的摇床。尤其在1892年发明了第一台以压缩空气驱动的无活塞跳汰机，即著名的鲍姆式跳汰机。分选效率最高的是重介质选矿法，早在1858年在工业中就开始应用。当时采用氯化钙溶液进行选煤，由于溶液耗量太大，所以未能获得推广。1917年出现了水砂悬浮液选煤法，1926年出现了饮用稳定悬浮液的重介质选煤法。此后，重介质选矿就开始广泛使用起来，尤其是重介质选煤，是处理难选和极难选煤的有效方法。自本世纪中叶以来，开始用离心力场强化重力分选过程。其中最成功的是1940年在荷兰首先出现的水力旋流器。这种设备效率高、体积小、结构最简单。现已广泛用于细粒级物料的分级、浓缩和重介质分选的过程中，并在生产上形成一个重要的发展方向。重力选矿的理论研究工作，始于工业上应用机械化重力分选设备之后。在此之前，牛顿提出了球体在介质中沉降的阻力平方公式，1851年英国物理学家斯托克斯（G.G.Stok提出了粘性阻力公式，从而为早期的重选理论研究工作，提供了理论基础。对重选理论本身的研究，可追溯到一百多年前法国的信尔罗利特，他在1851年发表了“对矿物机械加工的研究，确立现用操作制度和可能操作制度的理论试验”的论文。该文章是第次从动力学角度，研究单个颗粒的运动，来探讨跳汰分选原理。从那以后，关于跳汰分层的机理，成了重选理论研究的中心课题。1867年奥地利人雷廷智（P.R：Rittinger）提出自由沉降假说，确立了等沉现象。他的学说，对当时欧洲大陆产生了广泛的影响，致使许多国家的选煤厂，实行分级人选，以后被生产实践证明，宽拉级人选依然可以获得好的分选指标。为

随着生产的发展，重力选矿技术也日趋进步。尤其在18世纪产业革命以后，随着金属材 料需求量的增加和蒸汽机提供的动力，重力选矿从原始的手工操作发展到机械化。初期的 重力选矿设备有动筛式手动跳汰机、上升水流选煤机及门联工作的洗煤槽。1830～1840年 在德国哈兹矿区出现了机械传动的活塞跳汰机。19世纪末20世纪初，重力选矿设备得到了 很大的改进，出现了可以连续工作的里欧洗煤槽，选分细粒矿石的摇床。尤其在1892年发 明了第一台以压缩空气驱动的无活塞跳汰机，即著名的鲍姆式跳汰机。 分选效率最高的是重介质选矿法，早在1858年在工业中就开始应用。当时采用氯化钙溶 液进行选煤，由于溶液耗量太大，所以未能获得推广。1917年出现了水砂悬浮液选煤法， 1926年出现了饮用稳定悬浮液的重介质选煤法。此后，重介质选矿就开始广泛使用起来， 尤其是重介质选煤，是处理难选和极难选煤的有效方法。 自本世纪中叶以来，开始用离心力场强化重力分选过程。其中最成功的是1940年在荷兰 首先出现的水力旋流器。这种设备效率高、体积小、结构最简单。现已广泛用于细粒级物 料的分级、浓缩和重介质分选的过程中，并在生产上形成一个重要的发展方向。 重力选矿的理论研究工作，始于工业上应用机械化重力分选设备之后。在此之前，牛 顿提出了球体在介质中沉降的阻力平方公式，1851年英国物理学家斯托克斯（G.G.Stok提 出了粘性阻力公式，从而为早期的重选理论研究工作，提供了理论基础。对重选理论本身 的研究，可追溯到一百多年前法国的信尔罗利特，他在1851年发表了“对矿物机械加工的 研究，确立现用操作制度和可能操作制度的理论试验”的论文。该文章是第～次从动力学 角度，研究单个颗粒的运动，来探讨跳汰分选原理。从那以后，关于跳汰分层的机理，成 了重选理论研究的中心课题。1867年奥地利人雷廷智（P．R．Rittinger）提出自由沉降假 说，确立了等沉现象。他的学说，对当时欧洲大陆产生了广泛的影响，致使许多国家的选 煤厂，实行分级人选，以后被生产实践证明，宽拉级人选依然可以获得好的分选指标。为

了讨论宽粒级原料也可入选的问题，门罗于1888～1889年提出了干扰沉降的假说，从而把单个颗粒的沉降与粒群的关系联系起来。其后，高登假说，该学说在苏联很受重视。于是在初加速度假说的基础上，苏联人维诺格拉道夫综合了各种动力学因素，建立了矿粒运动微分方程式。至此，在重选理论研究中，有关跳汰分层的机理，自然而然地形成了动力学研究体系。到了本世纪40年代，苏联学者里亚申柯根据大量的实验研究工作，提出了跳汰是在上升水流中“按悬浮体相对密度分层”的观点，使重选理论的研究，由颗粒个体转到拉群整体；从力学角度来看，是从动力学分析转变到了静力学分析，这对重选理论的研究有重大意义。尔后，德国人迈耶尔从床层内部能量变化的角度，提出了“位能假说”。围绕这一派学说，逐步形成按悬浮体局部压强差分层的概念。到了本世纪60年代，跳汰理论研究中又出现了一个新方向，1959年维诺格拉道夫首先提出的“概率一统计假说”。该假说是用统计物理学的研究方法，处理分选理论问题。至此，也是自然而然的形成了从静力学角度的研究体系。但是，由于重力选矿过程本身影响因素较多，所以，迄今为止有关跳汰及其它重力选矿过程的理论研究，尚未找到能获得众所公认的学说、目前，许多研究者认为，最正确的作法，是把上述各学派的观点中所有合理部分联系起来，在取长补短的基础上，借助于现代化的测试手段，对跳汰乃至重选其它理论问题，进行深入研究。其中重点应是，如何从物理概念及数学关系上，近百多年来一直为选矿工作者所困扰的有关跳汰分层机理的不同学说沟通起来。从而建立起一个统一而又完整的理论体系。2、现状：随着现代科学技术的发展，自本世纪50年代末期以来，已开始使用示踪原子、高速摄影等技术手段和现代化的测试技术，进行重力选矿的理论研究工作。为了适应生产自动化和设备大型化的需要，开展了以数理统计方法，概括选矿过程规律性的研究，编制工艺参数和设备参数问的数学模型，为生产工艺过程的自动控制和设备设计提供了可靠依据。近年来，由于采矿机械化程度的提高，越来越多的贫矿和微细嵌布矿石的被开发利用，重选生产面临着提高设备处理能力和强化对微细粒级回收的任务，设备正在向着大型化，离心化和多层化方向发展。【本讲课程的小结】本讲主要讲述了重力选矿的定义、自的、分类，重力选矿过程中所用的介质种类、作用，重点掌握矿石的可选性评定系数，对重力选矿的发展过程做以简单的了解，力求在头脑中有一个大概的印象【本讲课程的作业】1、什么叫重力选矿？重力选矿的目的？2、常用介质的种类、作用；3、如何判断矿石的可选性？试举例说明

了讨论宽粒级原料也可入选的问题，门罗于1888～1889年提出了干扰沉降的假说，从而把 单个颗粒的沉降与粒群的关系联系起来。其后，高登假说，该学说在苏联很受重视。于是 在初加速度假说的基础上，苏联人维诺格拉道夫综合了各种动力学因素，建立了矿粒运动 微分方程式。至此，在重选理论研究中，有关跳汰分层的机理，自然而然地形成了动力学 研究体系。 到了本世纪40年代，苏联学者里亚申柯根据大量的实验研究工作，提出了跳汰是在上 升水流中“按悬浮体相对密度分层”的观点，使重选理论的研究，由颗粒个体转到拉群整 体；从力学角度来看，是从动力学分析转变到了静力学分析，这对重选理论的研究有重大 意义。尔后，德国人迈耶尔从床层内部能量变化的角度，提出了“位能假说”。围绕这一 派学说，逐步形成按悬浮体局部压强差分层的概念。到了本世纪60年代，跳汰理论研究中 又出现了一个新方向，1959年维诺格拉道夫首先提出的“概率一统计假说”。该假说是用 统计物理学的研究方法，处理分选理论问题。至此，也是自然而然的形成了从静力学角度 的研究体系。 但是，由于重力选矿过程本身影响因素较多，所以，迄今为止有关跳汰及其它重力选 矿过程的理论研究，尚未找到能获得众所公认的学说、目前，许多研究者认为，最正确的 作法，是把上述各学派的观点中所有合理部分联系起来，在取长补短的基础上，借助于现 代化的测试手段，对跳汰乃至重选其它理论问题，进行深入研究。其中重点应是，如何从 物理概念及数学关系上，近百多年来一直为选矿工作者所困扰的有关跳汰分层机理的不同 学说沟通起来。从而建立起一个统一而又完整的理论体系。 2、 现状： 随着现代科学技术的发展，自本世纪50年代末期以来，已开始使用示踪原子、高速摄 影等技术手段和现代化的测试技术，进行重力选矿的理论研究工作。为了适应生产自动化 和设备大型化的需要，开展了以数理统计方法，概括选矿过程规律性的研究，编制工艺参 数和设备参数问的数学模型，为生产工艺过程的自动控制和设备设计提供了可靠依据。 近年来，由于采矿机械化程度的提高，越来越多的贫矿和微细嵌布矿石的被开发利用， 重选生产面临着提高设备处理能力和强化对微细粒级回收的任务，设备正在向着大型化、 离心化和多层化方向发展。 【本讲课程的小结】 本讲主要讲述了重力选矿的定义、目的、分类，重力选矿过程中所用的介质种类、作 用，重点掌握矿石的可选性评定系数，对重力选矿的发展过程做以简单的了解，力求在头 脑中有一个大概的印象。 【本讲课程的作业】 1、 什么叫重力选矿？重力选矿的目的？ 2、 常用介质的种类、作用； 3、如何判断矿石的可选性？试举例说明