分选技术范文

分选技术范文（精选9篇）

分选技术 第1篇

关键词：煤炭,井下分选,技术装备,必要性,前景

1 煤炭井下分选的必要性

随着采煤机械化程度不断提高[1], 尤其是放顶煤开采技术的广泛应用, 导致工作面断层或煤层顶、底板及夹矸大量混入煤流中, 造成毛煤中可见矸石量增加。显然, 对于矿井提升系统来讲这部分矸石运输属无效运输, 不仅大大降低了矿井的实际产能, 而且矸石与煤一起运到选煤厂分选, 会增加洗选负担, 增加无谓能耗和水 (介) 耗, 加大企业成本。地面选煤厂排出的矸石还要占用大量场地堆积存放, 污染矿区甚至周边城市环境, 影响生态, 破坏景观, 危害居民身心健康。同时, 矸石山还有发生爆炸或崩落事故的隐患, 对矿区安全构成严重威胁。因此, 在煤矿井下构建煤与矸石分离工艺, 就地排出毛煤中的大块可见矸石, 可以产生显著的经济和社会效益。

如果毛煤中大块矸石含量以12%计算, 则经井下排矸后, 煤矿的实际运能可提高12%, 吨煤运输、提升的实际能耗也相应降低12%。其次, 升井矸石量大幅减少, 降低了地面选煤厂的负荷, 提高地面洗选效率的同时, 使得地面选煤厂矸石排放量下降, 节约矸石堆放用地, 保护生态环境。再者, 可对矸石在井下实现资源化利用。将井下就地排出的矸石作为采空区回填材料, 可以有效避免地面的塌陷;经技术处理后, 可置换传统技术不能回收的保安煤柱中的煤炭, 达到提高资源回收率、延长矿井服务年限的目的。矸石经粉碎后作为井下喷涂混凝土的骨料使用[2,3,4], 可降低巷道施工维护成本, 节约大量开支。

2 毛煤井下排矸技术装备基本要求

考虑到井下巷道高度和空间狭小的限制, 构建井下排矸工艺设备系统时不能照搬地面选煤厂建设模式, 需要在坚持高效分选的前提下, 力求简化工艺系统, 优化设备结构, 尽量减小占地面积和空间高度[5]。为保障井下生产安全, 排矸系统中各机械、电气设备必须具备相应的防爆、隔爆、防静电措施和等级, 达到国家煤矿安全强制性标准的要求;井下恶劣的生产环境还要求设备具有良好的适应性和高可靠性。有条件的情况下尽可能使设备具备自移式功能或采取模块化配置, 以增加系统运转调整的灵活性, 从而在系统出现故障时能随时将其甩掉, 保证矿井正常生产。

3 毛煤井下排矸技术装备

地面选煤厂现有的选择性破碎工艺、跳汰排矸、重介质排矸等块煤排矸方法, 是构建井下排矸系统的基础。通过对设备的研究创新, 可以实现毛煤井下排矸的目标。

3.1 选择性破碎工艺系统

根据煤与矸石的硬度差异, 先利用破碎设备将煤击碎, 而矸石保持原有粒度, 再用筛分设备将煤与矸石分离。

英国利兹大学的L.Wade教授研制了井下煤矸石分选机, 并且已在Hay Royds煤矿进行工业性试验[6]。该机包括弹性负载破碎机、原煤输送机、筛篦刮板机三部分。试验运转显示, 该分选机能基本实现煤与矸石的分选, 但仍存在如下问题:由于煤和矸石块度不同, 所需的破碎力也不同, 弹性负载破碎机的弹簧参数设计比较困难;煤流中出现块体重叠现象, 导致矸石被破碎, 影响分离效果;不能实现恒压运行, 对分选效果影响较大。

太原理工大学董长双、姚平喜、刘志河[7]研制出了井下液压式煤矸石分选试验机。该机采用液压力作为选择性破碎的动力源, 其压差式分选回转油缸采用高、低压腔分离技术, 使用配油盘将液压分选回转油缸中的高压油和低压油分离开来, 实现了破碎压力可调, 更好地强化了选择性破碎效果。但是整机结构复杂, 需要专门的排队机构将煤块逐一排队送至加压分选回转油缸下, 直接导致该机处理速度慢、生产能力小, 阻碍了从试验机到实际工业应用机型的转化。

以选择性破碎机为核心的选择性破碎工艺装备系统已经很成熟, 将其应用于煤矿井下的研创进展很快。但该系统只适合于对煤炭产品粒度无特殊要求的矿井, 对块煤率要求高的情况下不宜采用, 这大大限制了其推广范围。另外, 设备破碎物料时可能产生电火花, 增加井下安全隐患;破碎过程中的扬尘也会恶化井下巷道生产环境。

3.2 干法选煤

干法选煤不用水, 系统简单, 投资省。目前常用的复合式干选机、空气重介质流化床等干选设备的分选粒度上限仅达100 mm, 单位处理量较小, 而且对物料的外在水分有一定要求[8]。因此要想将其应用于毛煤井下排矸, 就必须对设备性能加以研究改进, 提高其分选粒度上限 (至少达200 mm) , 放宽对外在水分的要求;同时还要在保证分选效果的前提下对主机结构进行优化改进, 以适应井巷峒室的空间环境条件。短期内干法分选设备运用于煤矿井下煤矸石分离还不具备现实条件。

3.3 重介质排矸

重介质选煤分选精度高。我国于20世纪90年代初从美国引进重介质浅槽分选机, 其分选粒度上限达300 mm以上, 且设备易操作、易维护、分选效率高[9]。目前, 该设备已逐渐广泛应用于地面选煤厂的块煤排矸, 但要将浅槽分选机运至井下, 排除毛煤中的大块矸石, 面临以下问题:

(1) 必须用磁铁矿粉配制成悬浮液作分选介质, 需要有介质净化回收作业, 因而工艺系统较为复杂, 设备台数多, 占地面积大, 运行成本高。

(2) 介质净化回收流程复杂, 在井下实现比较困难, 而且回收作业很难保证分选机的分选密度时刻稳定在1.8 g/cm3以上, 从而影响矸石排放纯度, 造成矸石中带煤损失, 浪费资源。

(3) 国产浅槽分选机可靠性差, 其排矸链轮、链板、滑道的免维护使用寿命远低于国外设备, 部件检修更换频繁, 不仅影响排矸作业的有效运行时间, 而且井下维护极不方便。

工艺布置占地面积大的弊端使得重介质浅槽分选机排矸系统只能在具备井巷峒室土建施工条件的矿井采用。国内引进浅槽重介质分选机的使用情况表明[10], 设备可靠性高, 能连续、安全运转, 是大型化、自动化的基础;分选密度自动控制是获得高数量效率、提高分选效果的前提;全系统本质安全, 并能根据原煤中矸石含量调整排矸速度是最大限度提高设备利用率、降低设备磨损、发挥高性能的保证。由此, 要使浅槽分选机大范围推广应用于井下排矸, 还需多方面的研究[10]。

(1) 研究耐磨材料及制造工艺, 提高分选机易磨损部件的使用寿命;研究设备腔体结构, 以期在最大限度减少磨损上起到辅助作用。从而实现设备连续、安全运转。

(2) 在保证设备高处理能力的条件下, 优化地面重介质浅槽分选机的整体结构, 实现设备体积的小型化, 使单件最大体积不超过罐笼运输的允许尺寸。

(3) 完善介质净化回收工艺, 实现分选密度自动控制, 保证合格分选密度。

(4) 达到地面重介质浅槽分选机排矸的工作性能和技术经济指标。

目前新汶矿业集团济阳煤矿、翟镇煤矿已建立并运用井下重介质浅槽排矸系统。

3.4 动筛跳汰机排矸

动筛跳汰机主要用于块煤排矸或动力煤分选作业, 分选粒度为25～300 mm粒级[11]。该机用水量少, 工艺系统简单。动筛跳汰机分为液压驱动和机械驱动两种, 前者以液压作为动力源, 需要配备液压系统;后者利用机械传动作动力源, 系统相对简单, 辅助装置较少。因此机械驱动式动筛跳汰机是一种较为理想的井下分选排矸装置。常规动筛跳汰机倒锥形的箱体和立式提升轮使设备高度很大, 直接限制了它在空间狭小的井下巷道内组织生产[12]。辽宁天安矿山机械科技有限公司设计了井下卧式动筛跳汰机 [13]。

井下卧式动筛跳汰机保留了地面机械驱动式动筛跳汰机的核心技术, 即动筛体、机械驱动机构和自动排矸装置, 而其余结构根据井下峒室的需要, 改进为一个长条形的机体和刮板式提升脱水机构。其结构技术要点是:动筛体溢流堰高度可调;物料提升机构采用并列布置的块煤刮板运输机和矸石刮板运输机, 其机尾位于箱体底端, 机身倾斜安装, 直至机头高出水面, 各刮板运输机的两侧设置挡料裙板, 动筛体与两台刮板运输机之间分别通过矸石溜槽、块煤溜槽、透筛物溜槽过渡衔接, 各溜槽的下出口分别对应刮板运输机的两侧挡料裙板内。

井下动筛跳汰机的组合箱体沿支架斜面由若干段梯次组成, 主要用于盛放洗水。各段间加密封胶条, 由螺栓连接。在第一段端面设有检修口, 检修人员通过此口可进入动筛下部。在第二、三段下部设有排水口, 动筛下部的煤泥水通过排水口排入煤泥池。在第七段上部设有溢流口, 超出设定水位的水通过此口溢流到外部水池。组合箱体还作为动筛体、刮板运输机等的安装支撑体。

刮板运输机是将分离后的煤和矸石进行外送的设备, 分为块煤刮板运输机和矸石刮板运输机。处于上层的轻物料 (精煤) 从溢流堰的上面经溜槽溜到块煤刮板输送机中, 然后由块煤刮板输送机运出, 进入后续设备;处于下层的重物料 (矸石) 从溢流堰的下面通过排矸轮排出, 经溜槽溜到矸石刮板机中, 然后由矸石刮板机送出动筛跳汰机进入后续设备;同时, 透筛细物料由槽体下面排料口经溜槽进入块煤刮板输送机中排出[14]。

新汶矿业集团协庄煤矿采用该种卧式动筛跳汰机建立了井下煤矸石分离工艺系统。从投产最初4个月运行情况看, 矸石分选率在96%以上, 矸石带煤率3%左右[14]。动筛跳汰机运行时物料和筛板在入料端一起上下摆动, 能耗较高。将地面动筛跳汰机的提升轮改造为刮板输送机后, 其脱水效果变差。

3.5 空气脉动式跳汰机排矸

空气脉动式跳汰机入料粒度范围宽, 处理能力大, 分选效率高, 操作维修比较方便, 可靠性高, 工艺系统较重介质选煤简单。

于2000年开始推广的YT跳汰机具有将筛下与筛侧空气室结合在一起形成的复合空气室结构, 能够降低脉动风源的风压, 有效减缓后续上升水流的衰减, 使得水流纵向和横向脉动均匀, 吸啜适中, 透筛损失小, 同时摒除了筛下空气室跳汰机机体高的缺点[15,16]。单段YT跳汰机的筛板倾角不小于10°, 增大了入料端和排料端的高度差。表层水流远超出床层上表面, 分层后的精煤不只靠横向水流输送, 而是依靠入料端和出料端落差以及床层脉动从入料端向排料端移动, 因而精煤也从料道排出。溢流口和精煤排料口分开, 溢流口能排出木块和塑料等漂浮物。筛下透筛产物与重产物分别排出, 透筛物混入精煤, 提高了回收率[17,18]。经过优化的主机结构能够减小设备空间体积, 提高跳汰机的分选效率和单位面积处理量, 也减少了循环水用量。

冀中能源邢东矿毛煤井下跳汰排矸系统采用1台YTQG-2S柔性空气室跳汰机。该机用柔性空气室取代YT跳汰机的复合空气室。柔性空气室[19]是由柔性材料制成的气囊, 通过气囊进、排气时的膨胀和扁缩获得横、纵方向都均匀、平稳的脉动水流。由于空气不与水直接接触, 所以能避免排气管排风带水, 有效保护风阀系统在洁净的环境下工作, 提高设备的稳定性。该机跳汰面积2 m2, 体积小;处理量60～120 t/h。跳汰分选所得轻、重产物进入1台斗式提升机脱水, 并输送至后续设备。斗式提升机各链斗中间用钢板隔开, 便于分别承接料道排出的轻、重产物。斗式提升机的各段弧度适宜, 组装完成所得整机可在需要处弯曲较大角度, 在达到与地上选煤厂垂直斗式提升机同样脱水效果的情况下, 能随巷道高度进行弯曲, 因此适宜在井巷低矮空间环境里布置安装。

4 井下煤炭分选技术装备的发展前景

目前, 国内外对井下选煤技术与设备的研究开发相对较少。国内已建成或建设中的井下煤炭分选系统还只限于对毛煤中块矸 (一般大于50 mm粒级) 的预排除, 煤炭井下全粒级分选工艺与装备还需在现有工作基础上进行更深入研究。

分析表明, 单段空气脉动式跳汰机、井下动筛跳汰机和选择性破碎机已是比较成熟的井下毛煤分选技术装备, 在实际运用中也获得了相应的效果。如果对它们在工程实践中暴露出的缺陷做相应的优化改进, 则以这些设备为分选主机的井下排矸工艺即可实现令人满意的效果, 并作为完善的系统加以推广。

要做到煤炭井下全粒级高精度分选, 把选煤厂“搬到”井下, 实现将采煤与选煤两大专业技术在煤矿井下有机结合, 融为一体, 还需做更深入的研究开发。从现有的技术设备看, 空气脉动式跳汰机、浅槽重介质分选机、空气重介质流化床分选机等都具备很大的研创价值, 以它们为基础做进一步的研究创新可以作为一个努力方向。同时, 还要做好以下几方面的工作:

(1) 根据矿井特点, 继续研制开发井下选煤成套技术与设备, 设计适应井下环境的生产工艺;

(2) 注意配套研究发展关键的辅助设备, 如高效煤泥沉降、脱水回收和洗水澄清等设备;

垃圾分选主要方法 第2篇

北极星节能环保网讯:垃圾分选技术作为垃圾处理的前端技术，对于资源的再利用以及垃圾处理后续处理链条来说都是一项必不可少的程序。并且尤其是垃圾焚烧这链条里，分选技术尤为重要。垃圾分选不仅可以提高资源的利用率达到资源的再利用，而且也可以提高垃圾焚烧效率。

垃圾分选技术针对不同废弃物，可以选择不同的方式。北极星节能环保网将垃圾分选的主要技术进行了整理，垃圾分选技术可以分为以下几种：

一、风力分选

风力分选的基本原理是气流将较轻的物料向上带走或水平方向带向较远的地方，而重物料则由于上升气流不能支持它们而沉降，或由于惯性在水平方向抛出较近的距离。风力分选过程是以各种固体颗粒在空气中的沉降规律为基础的。风选主要是回收纸张、塑料等可回收利用成分。

二、磁选

磁选技术主要应用于对于矿产资源的分类，磁选的工作原理是待选别的物料给入磁选机的分选空间后，受到磁力和其他机械力(如重力、离心力、摩擦力、介质阻力等)的共同作用。

三、弹跳分选

弹跳分选机是针对经过粗破碎后垃圾中的无机颗粒分选而设计的带有分离功能的输送设备。该机是利用破碎后垃圾物料特性，输送皮带设计弹跳功能在一面输送物料的同时把无机颗粒或其他硬性颗粒物弹跳分离出来，被分离出的颗粒物与输送物料成反方向运动从而实现分选的目的。弹跳分选主要是选出电池、陶瓷、砖石等成分。

四、密度分选

主要是根据物体的密度进行分选，将不同密度值的垃圾进行分类。

五、自动分选

生活垃圾自动分选技术是国内目前相对成熟的垃圾分选技术，该技术结合了机械、自动控制、微生物等手段，采用了独创的流体环境下机械生物分选方法与装置、污水综合湿地处理循环利用技术、TR微生物除害等技术，整个系统自动化程度高，极少有人工直接参与，整套系统共有22个分类出口，可将混合生活垃圾分类(或分离)成超大件垃圾、黑色金属、有色金属、塑料和泡沫材料、柔性条块物、可腐有机物、不可腐有机物、砖石玻璃、泥沙、废电池、填埋物等11种物质，垃圾资源化率达到85%以上，而且处理工程中的污水、粉尘和细菌、病毒都得到了处理和控制。

雷达信号分选关键技术研究综述 第3篇

雷达在现代战争中占据着重要的地位,电子对抗无论是舰载、路基、还是导弹上都安装有雷达设备,充分展示着雷达技术的重要性。雷达分选信号指的是将不同辐射源的雷达脉冲从密集的截获脉冲流中挑选出来,它对于侦查处理雷达信号具有关键作用,因为只有经过了信号分选才能够进行接下来的识别、分析、测量信号参数,进而干扰威胁辐射源。分选雷达信号主要就是对信号进行截获和参数分析, 基本参数有:TOA脉冲到达时间、PA脉幅、PW脉宽、RF载频、DOA到达方向等。 自动分离交叠随机的信号脉冲成为单独的雷达脉冲序列,对信号特征参数进行测量和系统分析,还有就是辐射源的具体地理位置,进而明确各个雷达的威胁等级、 系统配置、平台类型以及雷达用途等,组建战略分析所需的数据参数。

1发展现状

利用雷达进行电子对抗的历史已经有半个多世纪了,简单的信号分选也逐渐深入到复杂,进而发展到战场实用阶段。

1.1模拟雷达电磁对抗

利用雷达对电磁环境进行对抗主要就是侦收系统收集的雷达信号总和。雷达对抗自产生以来就存在着模拟电磁环境问题,因为电磁环境是侦收和分选雷达信号的关键。再加上根本不可能利用战场真实的电磁环境研制和测试分选和侦收雷达信号的技术,所以,模拟是在所难免的。 模拟电磁环境的方法从用途、成本和性能方面主要划分为以下三种:

第一,雷达信号射频模拟

射频模拟主要就是使用射频发生器对射频雷达信号以及平台运动状况进行模拟,这种方法模拟的对抗环境比较真实,可以对雷达对抗系统的情报处理器、 信号处理器以及侦察机的性能进行全面的侦查,但是它的缺点就是需要的射频发生器和平台数量较多,而且要进行微波屏蔽。

第二,雷达信号视频模拟

视频模拟指的是视频发生器在微机的操控下,对视频雷达脉冲以及平台特征进行真实的模拟,它的功能是对情报系统中的综合处理器和信号处理器进行监测, 国防科大在视频模拟方面研究较深入。

第三,侦查参数模拟

侦查数据模拟主要就是指侦察机在微机的控制下进行雷达信号数据的截获, 例如:雷达信号射频频谱、信号特性、视频信号脉冲波形、视频信号脉冲序列、雷达分选信号数据以及信号参数等。侦查数据模拟具有大的信息量,能够得到较真实的结果,方便使用且设备简单,主要功能就是对情报处理体系进行监测,需要全面考虑信号处理器、接收机、射频传播空间、运动平台特性以及射频信号特性等多个方面。

1.2分选计算基于软件的负担估计

雷达分选信号主要包括重复脉冲间隔为基础的主分选、基于脉冲载频宽度和方向的预分选。因为侦察系统分选雷达信号的基础是软件程序,这就带来了计算软件实现的负担问题。统计法能够论证串行纯软件处理雷达信号的负担估计计算问题,能够得到辐射源个数和计算负担之间具有平方的关系,收集信号的时间和负担估计具有线性关系,丢失脉冲概率与之关系较复杂。所以,现代战场不断增加辐射源数量、信号形式也复杂化,这种以纯软件为基础的负担计算会大幅度增加,这就给实时分选雷达信号带来了困难,因此, 结合软硬件的方法来分选信号是发展的必然方向。

1.3硬件实现

信号分选存在的主要矛盾就是实时性和准确性。当信号环境比较复杂时,以模式匹配辐射源参数和PDW为基础的软件方式具有很大的计算负担,严重影响了信号分选的实时性,主要就是因为软件方式不能够完成并行处理。开发一种硬件来完成数据并行处理势在必行,所以AC关联比较器和CAM寻址存储器应运而生, 输入内容和存储内容相比较对于匹配的存储地址进行输出,能够大幅度增加信号分选的并行性,提高了分选处理高密度信号的能力。

2待解决的技术问题

2.1参数的高精度测量技术

精确测量辐射源的信号参数对于信号分选至关重要,能够提高特征参数的可信度,同时可以使得参数模糊化和计算量都大大降低。RF脉冲载频、DOA到达角、 PRI重复间隔、PW脉宽是信号分选的关键,精确测量这四个参数对于整个的信号分选过程非常的重要,参数测量主要包括设计动态测量脉宽电路、研制天线瞬时测向技术、研制天线瞬时测频技术等。

2.2分选及干扰雷达变频信号技术

为了适应现代战场的需要,雷达反干扰使用了很多形式不同的的捷变频信号, 参差或重抖动,使得信号更加的交错重叠。目前的信号分选手段很难对捷变频信号进行分选处理,还有就是相应的干扰方式也没有效果,所以对于捷变频信号的分选和干扰至关重要。

3小结

随着现代战争环境的复杂化,雷达探测和对抗技术也在进行深入的发展和完善。雷达技术新体制的出现给信号分选带来了很多困难,所以,在当前分选技术的研究基础之上提高测向测频的精确度,开发新的分选技术和实现方法势在必行。

摘要：利用雷达技术侦探干扰的重要组成部分是雷达信号在电磁环境较复杂状况下的分选技术,信号分选是利用雷达进行截获的一直正在进行的技术和理论研究问题。本文对于近几年来国内外雷达分选信号技术的发展现状进行了系统的介绍,并且进一步提出了当前信号分选方面仍然存在的问题,对于雷达信号分选相关技术的研究情况进行了系统综述。

分选技术 第4篇

免疫磁珠分选人角朊干细胞的实验研究

目的:探索人角朊干细胞(keratinocyte stem cells,KSCs)的免疫磁珠分选(Magnetic Activated Cell Sorting,MACS)的方法.方法:从人包皮组织获得角朊细胞悬液,然后利用人角朊干细胞表面CD49f(整合素α 6)和CD71的表达情况(CD49fbriCD71dim)通过MACS法将KSCs分选出来,在荧光显微镜下观察其荧光标记情况,同时将分选所得的`CD49fbriCD71dim细胞进行体外无血清培养,观察其形态及克隆形成.结果:人角朊细胞经MACS法分选后所得的CD49fbriCD71dim细胞比率可达12.02(±6.92)%.CD49fbriCD71dim细胞经培养可见细胞为典型的上皮样特征,呈铺路石样形态,高核浆比例,细胞紧密排列,轮廓清楚,折光性好,并可在5-7天左右形成全克隆,符合KSCs的特点.结论:研究表明MACS分选法可以得到较高比例的人角朊干细胞,并能进行后续培养研究,其不失为一种较理想的人角朊干细胞的分选方法.

作 者：罗海水 彭代智 周新 刘敬 朱崇涛 严泉 李星 王勇  作者单位：第三军医大学西南医院全军烧伤研究所,创伤、烧伤与复合伤国家重点实验室,重庆,400038 刊 名：现代生物医学进展  ISTIC英文刊名：PROGRESS IN MODERN BIOMEDICINE 年，卷(期)：2007 7(6) 分类号：Q813 关键词：角朊干细胞   免疫磁珠分选   克隆形成  

磁罩盖分选技术最新研究进展 第5篇

1 磁罩盖分选技术的机理

通常，矿物颗粒在矿浆中行为表现为分散和聚团，而分散和聚团的根源就是颗粒间存在着相互作用能。若为排斥能，颗粒处于分散状态;若为吸引能，颗粒则会聚团。这个作用能可用下式表示，即(E)DLVO理论[1]:

式中，VT是总的相互作用;VA是范德华作用能;VR是静电作用能;VHPB是疏水作用能;VM是磁吸引作用能;VST是空间位阻作用能;VBR是桥连作用能;VHDN是水化作用能;VASSOC是烃链疏水缔合能;VB是颗粒靠近时电子云重叠引起的排斥能。

综合上述各种作用能，在磁罩盖分选体系中，颗粒间必不可少的存在着范德华作用、静电作用和磁吸引作用。除此之外，有时根据需要添加分散剂或者粘附剂，以强化体系中产生选择性磁团聚体，即(1)水化作用或亲水排斥作用，分散剂吸附在矿物表面使之亲水而使颗粒间产生排斥力;(2)疏水作用能，表面活性剂可以吸附在矿物-水界面上，使固体疏水，再通过强烈搅拌并借助于颗粒上的疏水层的引力使颗粒相互粘附;(3)聚合物桥连:颗粒间借助长烃链高分子聚合物的桥连而实现絮凝。

虽然矿物加工过程中所处理的微细颗粒大多数比真正胶体颗粒粗很多，但是它们在矿浆中的分散与凝聚现象仍可用DLVO理论或EDLVO理论很好地说明。下面具体分析支配磁罩盖体系中颗粒间不可缺少的范德华作用、静电作用以及磁吸引作用。

1.1 范德华作用

宏观物体间相互作用时最重要的一个力，它总是存在的。而颗粒间的范德华作用是多个原子(分子)之间的集合作用，假定颗粒中所有原子间的作用具有加和性，那么就可以求出不同几何形状颗粒间的范德华作用。

1)半径分别为R1和R2的两个球形颗粒，其范德华作用可用下式表示:

2)半径为R的球形颗粒与板状颗粒间的范德华作用可用下式表示:

式中，H为颗粒间的距离，m;A为颗粒的相对Hamaker常数，J;R为颗粒的半径，m;

单个原子(分子)间的范德华作用仅存在二者距离<1 nm内，而作为矿物颗粒是多个原子(分子)的集合体，其范德华作用可在100 nm内表现出来。由上式可知，范德华作用除与与颗粒半径(大小)R有着直接关系外，还与相对Hamaker常数H有关。其计算式:

式中，A11为矿物颗粒1在真空中的Hamaker常数;A22为矿物颗粒2在真空中的Hamaker常数;A33为介质的Hamaker常数。

由Hamaker常数A的计算式可知，当两个颗粒为相同矿物时，A值恒为正，因此范德华作用恒为吸引作用;当两个颗粒为不同矿物时，A值可为正也可为负，因此范德华作用可为吸引，也可为排斥作用。

1.2 静电作用

矿物颗粒在矿浆中相互接近到双电层开始重叠时，颗粒间开始产生静电作用，可在100～300 nm内表现出来。其根源是扩散层中各种离子相互靠近而产生的相互吸引(异号)或者相互排斥(同号)。同质粒子的静电作用恒为排斥;异质粒子间的静电作用既可为排斥也可为吸引，取决于其颗粒表面荷电情况。由于在镍矿石分选中主要涉及地是含镁脉石-蛇纹石与镍黄铁矿间“异质凝聚”，因此仅对异质颗粒间的静电作用进行介绍。

当电位恒定时，半径分别为R1和R2的不同球形颗粒间的静电作用表达式:

当矿物颗粒zeta电位小于25 m V时:

当矿物颗粒zeta电位小于60 m V时:

式中ε0为真空中绝对介电常数;εr为介质(选矿多为水)的介电常数，78.5;R为颗粒的半径，m;ζ为zeta电位，V;κ为Debye长度的倒数，m-1;H为颗粒间距离，m。

1.3 磁吸引作用

颗粒在外磁场作用下发生相互吸引可形成团聚，基本可分为三种:强磁性颗粒间磁吸引作用、强磁性颗粒与弱磁性颗粒间的磁吸引作用和弱磁性颗粒间的磁吸引作用。宋少先等[2]人根据磁学理论，推导出了计算更为简单的、结果更为准确的强磁性颗粒与弱磁性颗粒间，在外磁场中的磁吸引作用表达式:

式中，R1为强磁性颗粒的半径，m;R2为弱磁性颗粒的半径，m;χ1和χ2为强磁性颗粒和弱磁性颗粒的体积磁化系数;M为强磁性颗粒的磁化强度;B0为磁感应强度;μ0为真空磁导率;H为颗粒间的距离;ρ1为强磁性颗粒的相对密度。

在无外加磁场时，微细粒强磁性颗粒在其近表面区域(小于1μm或者稍远一点距离)内会产生较高的磁场梯度，即高梯度效应。杨久流等[3]人在前任研究的基础上，推导了强磁性颗粒与弱磁性颗粒在无外加磁场时颗粒间的磁吸引作用表达式:

式中，σ0为地磁作用，1040 A/m;ρ2、V2分别为弱磁性颗粒的相对密度和体积。

由上面的式子可知，磁吸引作用恒为吸引作用。它与静电作用、范德华作用一起基本决定了颗粒在矿浆中的分散和聚团行为，是必须考虑的。在矿浆中，除上述三种相互作用外，还存在溶剂化作用、水化(亲水)排斥作用等。由于它们与作用距离的关系目前尚还没有理论计算公式，多数研究学者都是根据大量的试验数据，进行统计分析建立的经验公式，较为复杂多变，在这里不做详细的介绍。

2 影响磁罩盖分选技术的因素

影响磁罩盖分选的主要因素主要有:

(1)磁种如磁铁矿颗粒粒度[4]。磁铁矿颗粒过大，吸附过程很难发生;而颗粒过小，制备复杂且成本偏高，综合各种因素，其最佳粒度应为15μm以下或者-10μm 80%。并且磁铁矿粒度减小到-10μm后，整个颗粒将具有磁力“高梯度效应”，会对周围的弱磁性超微细颗粒如赤铁矿具有吸引作用，从而产生磁力聚团。

(2)磁种用量及磁场强度。幸伟中等[5]在对赤铁矿和褐铁矿采用磁种分选时，发现随磁种用量的增加，磁场强度随之降低。由不加磁种需要0.33 T背景磁场强度，下降到添加2.5 kg/t磁种的0.24 T;同时，在同一分选磁场强度下，赤铁矿的回收率也随之磁种用量的增加而急剧升高。

(3)矿浆pH值。调节矿浆的pH值会影响矿物颗粒表面离子在水中组成，进而改变矿物颗粒表面的荷电情况;同时也会影响药剂在水中的水解特性，即药剂在水中分子或者离子的存在形式。幸伟中等人也采用磁罩盖法对赤铁矿和石英的人工混合矿的分离结果表明，赤铁矿和石英均在磁种零电点附近具有最高的回收率，随着pH值向碱性或酸性区域变化，两种矿物的回收率均急剧下降。这是因为在碱性条件下，矿物和磁种的表面均荷负电，同时油酸离子数目也较多，于是它们之间出现了静电斥力作用，但是石英表面荷有更强的负电以及油酸与铁矿物间特性吸附更强等原因，在碱性条件下，铁的回收率仅出现少许的下降。

(4)搅拌时间和强度。幸伟中等人对赤铁矿和石英采用磁罩盖分离时，指出在较高转速2050 r/min、搅拌3 min，铁的回收率就可高达88%，时间延长到10～15 min其回收率将会大于95%，之后基本保持稳定;而当转速降至1200 r/m时，铁回收率会快速下降到37.6%。这表明团聚过程需要高转速和高能量的输入，其原因:一方面促进形成油酸乳状液，利于它与矿物的作用;另一方面据沃伦的研究，高能量的输入可克服静电排斥作用，使矿物表面吸附油酸的颗粒与磁种产生烃链缔合，促进了聚团体的形成，与矿浆的流变学有着十分密切的关系。

此外，磁团聚的形成还受表面活性剂种类以及其添加量、磁选机的性能、聚团的形式等因素的影响。但是无论哪种因素，目的就是使得磁种选择性地粘附在目的矿物上，才能使之分离。因此调浆过程是磁罩盖发生的关键所在，它的成功与否直接关系到磁罩盖法最终分离指标的好坏。

3 磁罩盖分选技术的研究进展

3.1 磁罩盖分选技术在废水中研究进展

美国麻省理工学院的Kolm,H.H．在1970年首先预测了高梯度磁选技术可用于废水处理。由于钢铁废水含铁磁性物较多，可用高梯度磁选机分离，而对其中的非磁性物，可通过加入强磁性粒子作为磁种预处理，再加入絮凝剂，使磁种粒子进入絮团，使之磁性增强，最后在通过高梯度磁选机达到分离的目的，称为磁絮凝分离或者加载絮凝磁分离技术。其作用的机理，仅从磁场角度出发，将磁场引入絮凝过程后，可以强化絮(混)凝剂对固体物质的吸附效果和絮凝沉淀。Fathi等[6]研究发现，固体中固体微颗粒经磁场作用后，稳定性变差，促进了大量游离的离子或有机分子粘附到固体微粒上，最终加速了它们的凝聚和沉淀。还有人指出磁场的引进，水分子的约束力也会降低，其粘度随之减小，最终导致磁团聚体下降速度加快。

近年来，磁(种)絮凝技术作为一种新兴的水处理工艺，在国内外得到了迅速发展并应用处理各种废水。Chin等[7]将该技术用于给水厂中高浊水的预处理，当磁种的投加量为1 g/L时，其浊度有原来的10000 NTU降至1000 NTU以下，效果十分显著，从而避免了氯化带来的毒性致癌等副作用。Shigehiro等[8]采用该技术处理造纸废水，在磁种循环利用的条件下，出水的COD的浓度在40 mg/L以下。利用磁铁矿具有良好的吸油性，除制备出磁流体外，还将此法用于含油废水的处理，尤其对乳化油废水(油滴<60μm)特别有效。朱又春等[9]采用该法连续处理餐饮含油废水，在仅加混凝剂时，水中含油量由原来的194 mg/L降至20 mg/L，而再加入磁铁矿后含油量可降至7 mg/L，其作用机理就是微细磁铁矿(荷正电)与废水中微细的乳化油(荷负电)发生了静电吸引，起到了破乳的效果。黄自力等[10]采用了磁种絮凝分离法对某含锌离子的重金属废水进行处理，在碱性条件下使溶液中的Zn2+生成Zn(OH)2胶体，再加入聚丙烯酰胺使之絮凝，然后再加入磁铁矿使之聚团而成磁种-氢氧化锌团聚体(磁性矾花团聚体)，加速了沉降速度，污泥压缩更快、更实，最终上清液Zn2+浓度降至0.83 mg/L。分离出的磁性矾花团聚体经酸或碱溶液浸泡后，磁种可重复循环利用。而在其他重金属离子如铬、铅、铜等废水都可采用该技术进行处理。除此之外，在其他废水如含磷废水、放射性废水、食品业废水、玻璃业废水以及景观水等磁絮凝分离技术都得到了很好的应用，这均是源自该技术除污能力好、可降低絮凝剂用量、集成度高、易操作控制、净水率高以及便于对原污水处理厂升级改造等优点越来越受到污水处理领域的重视，具有良好的应用前景。

3.2 磁罩盖分选技术在矿物加工中研究进展

磁罩盖技术在矿物分选方面最早应用在高岭土中用于除去染色矿物，进而推广到其他矿物分离。它与选矿其他技术如疏水团聚、选择性絮凝以及载体浮选技术结合在一起，使之应用到了金属矿物的分离方面，也取得了良好的结果。Parsonage,P[11]根据不同的增强磁性的方式和机理将磁罩盖分成了4种形式:Ⅰ是Magnex工艺，即五羰基铁分解法，是一种干式分选工艺。最早利用该法除去煤中的灰分和黄铁矿。把加热的煤暴露在含有五羰基铁的蒸汽中，其分解后会在灰分表面生产Fe，而在黄铁矿表面生成FeS相，然后通过磁选将它们分离;Ⅱ是Murex工艺，即油团聚磁罩盖法，是将细磨的超细磁种与非极性油如柴油、汽油等相混或制备成胶体油酸磁种相(类似磁流体)，该相可与疏水性相对强的矿物如煤、硫化矿粘附在一起以增强其磁性，再用磁选实现分离;Ⅲ是选择性絮凝磁罩盖工艺，该法是将选择性絮凝与磁罩盖分选结合起来的一种方法，最早应用在废水除去固体颗粒或细菌等。而在矿物分选中，需要控制一定的化学条件首先使不同矿物处于分散状态，然后添加高分子絮凝剂和磁铁矿，使它们与目的矿物产生选择性絮凝，从而通过磁选实现与非絮凝的矿物分离，该法选择性差，可分选矿物种类少;Ⅳ是疏水团聚磁罩盖工艺，其原理与浮选相类似，用类似浮选中的捕收剂使目的矿物表面疏水，而能被细粒磁铁矿粘附，使之带有磁性后被磁选分离。该法适应分选矿物种类较多，选择性较好以及药剂消耗较小等优点，被国内外学者研究的较多，取得的成果也很丰富。其本人对浮选难以分选的钙质磷酸盐采用疏水团聚磁罩盖法对其中的碳酸盐和磷灰石进行了分离。在pH=11.0，磁铁矿用量为50kg/t，油酸钠用量为2.8 kg/t时，在碳酸盐矿物上罩盖效果较佳，非磁性产品P2O5品位接近理论最大值26%，回收率为84.7%。与此同时，还用该法成功分离了石英与萤石以及金属铅和铜，并指出Zeta电位和表面活性剂油酸的吸附是实现选择性疏水团聚的关键所在。

Gray,S.R．等[12]将磁铁矿用硅烷偶联剂(silanes)改性后其疏水性更强，可用于从锆石中回收<10μm的金。在金-锆石-磁铁矿体系中，作者研究了锆石含量对金回收率的影响，低含量(14mg/L)时对其回收率几乎没有影响;其含量增加到1.4 g/L时，金的回收率下降了40%，但是通过调节pH值到9.0其回收率又会有所增加;再添加戊基黄药(PAX)从2.6 mg/L增加到260 mg/L时，金的回收率从40%增加到80%，并且几乎不受锆石浓度的影响，仅有当添加锆石粒度变大，金的回收率会略有下降，原因是粗粒的锆石添加，减少了细粒金和磁铁矿发生碰撞的几率。但是通过添加PAX，使得细粒金与磁铁矿间形成了更强的疏水缔合作用，从而实现了与锆石的分离。Liu,X.Q．等[13]报道了一种磁性药剂，该药剂由三部分组成，内核为纳米胶体状磁铁矿，其表面包裹一层类似油酸的亲铁表面活性剂，然后在通过疏水缔合作用再包裹一层活性剂(基团)，其最外层的活性剂根据分选矿物的不同可任意设计呈阴离子型、阳离子型和分子型，以便与目的矿物粘附增强其磁性。Hwang等[14]研究了阴离子型磁性药剂对方解石和石英分离，研究结果表明:在pH=5.0～9.0之间，该药剂可以吸附在方解石表面，其磁化率由3.94×10-6A·m2/kg增加到38×10-6A·m2/kg(磁性药剂用量2 kg/t);同样采用该磁性药剂，其用量为40 mg/L和pH=5.0～9.0之间实现了金红石与石英的磁选分离，金红石的磁化率由2.02×10-6A·m2/kg增加到90.12×10-6A·m2/kg。Anastassakis,G.N.[15]采用磁罩盖技术分选了蛇纹石和菱镁矿，DLVO理论计算表明在不添加任何表面活性剂时，理论上磁铁矿在pH=6.0～6.8之间可与蛇纹石发生粘附而与菱镁矿粘附的pH为7.0～8.3之间，但是实际试验中却发现它们之间不能产生任何粘附;而当添加表面活性剂十二胺4.5×10-5mol/L、柴油2.5 L/t和松醇油400 g/t时，在pH=6.0～11.0之间大量的磁铁矿选择性粘附在蛇纹石矿物表面，形成疏水团聚;而在菱镁矿表面仅在pH>9.0时磁铁矿才会产生有限地少量吸附，然后在磁场强度96 kA/m下磁选实现了二者的分离。

Prakash,S．等[16]针对赤铁矿、石英和刚玉砂三元人工混合矿物，在pH=7.2，油酸-磁铁矿(oleate magnetite)0.25 m L/g和磁场强度0.78 T下，对30～150μm的赤铁矿分选效果较佳。在给矿Fe2O3的含量45%下，获得的精矿中Fe2O390%，回收率为90%。同时指出加入少量的六偏磷酸钠效果会更佳，Zeta电位测试结果在pH=7.2是赤铁矿的零电点，此时石英表面荷强负电，油酸-磁铁矿荷负电(其零电点为pH=5.3，而磁铁矿零电点为pH=6.8);因此油酸-磁铁矿与赤铁矿之间可以产生强磁罩盖，其结果也被XRD、FTIR和SEM所证实。Ucbas,Y．等[17,18]研究了铬铁矿与蛇纹石的磁罩盖分离，Zeta电位结果显示在不加十二胺时，铬铁矿、蛇纹石和磁铁矿的零电点分别为7.2、3.1和5.0，而添加十二胺后，它们的零电点均向正值方向移动，分别变为9.8、7.2和6.6，并指出仅靠矿物颗粒的静电吸引作用不能形成有效的磁团聚体;而当添加非极性煤油后，在pH=12.0下，尽管矿物颗粒都带负电，但是由于存在更强的疏水缔合作用，可在铬铁矿与磁铁矿间形成了选择性磁团聚体，从而实现了它与蛇纹石的分离。1∶1的人工混合矿试验表明，在添加4.0×10-5mol/L十二胺、2.5 kg/t磁铁矿和500 g/t煤油时，经磁场强度24 kA/m磁选后，磁性产品中Cr2O3含量由27.0%提高到49.7%，其回收率为82.8%。Singh,S．等[19]采用磁罩盖法对本国带状碧玉型赤铁矿矿石(BHJ)和赤铁矿矿石选矿过程中产生的含铁细泥进行了研究，前者矿石中TFe47.8%,SiO225.6%和Al2O32.30%，主要铁矿物为赤铁矿和针铁矿，脉石矿物为石英型碧玉，采用常规的磁选法最终铁精矿品位为60.8%，回收率为51%;而通过添加磁铁矿(胶体磁铁矿和油酸状胶体磁铁矿)作磁种后，磁种可以粘附在铁矿物增强其磁性，然后通过磁选分离后精矿铁品位60.2%，回收率提高到56%;而针对后者含铁细泥采用磁罩盖工艺后，最终磁选精矿品位为62.6%，回收率为72%，与传统磁选工艺相比，品位基本保持不变，而回收率却增加了十个百分点。

Li,X.B．等[20]针对一水铝石与石英的分离采用了溶液化学调控法在矿物表面如一水铝石、菱铁矿等矿物表面结晶生成Fe3O4以增强其磁性，从而实现与非磁矿物间的磁选分离。其过程是在150 m L的不锈钢反应釜中，加入5g铝土矿，100 m L纯水和质量浓度为0.5%的Na F 2 m L作为分散剂，搅拌5min，再加入一定量的氨水、氯化铁和硫酸亚铁(比例为3∶2)，最后将反应釜密封后至于油浴锅中加热至85℃搅拌反应30 min，冷却后在磁场强度为140 kA/m下磁选。试验结果表明在NaF用量为20g/t,Fe2+用量为0.025 mol/L，氨水用量为1.25mol/L下磁选效果较佳，磁选精矿的铝硅比由6.29%提高到9.38%,Al2O3的回收率为44.66%，并指出添加NaF后，其发生最佳磁罩盖的pH值范围扩大到7.4～8.5(不添加是其pH范围为6.8～7.2)。Wu,X.Q．等[21]针对菱铁矿在矿浆中溶解特性，通过调节矿浆温度、p H值、搅拌速率和反应时间等矿浆环境，使菱铁矿溶解产生的Fe2+反应生成Fe3O4罩盖在菱铁矿表面实现自磁化而实现磁选分离。得到的最佳自磁化的条件:NaOH用量为0.1mol/L、反应温度为60℃、搅拌速度为900 r/min、反应时间为10 min。最终在磁场强度为168 kA/m下磁选，菱铁矿的回收率可由26.9%提高到88.8%。除此之外，磁罩盖技术在其他矿物如镍黄铁矿与蛇纹石、红土镍矿与石英、锡石与石英、绿柱石与石英、重晶石与方解石、白钨矿与方解石、黄铁矿与黄铜矿、粉煤灰中除铁以及放射性矿物提取等矿物分离方面都进行过研究，取得了显著的效果，显示出了磁罩盖技术广阔的应用前景。

3.3 磁罩盖分选技术在其他领域研究进展

磁罩盖技术，除在废水处理和矿物分选领域得到了广泛应用外，在其他分离领域如废纸脱墨、细胞分离、蛋白质纯化等也有所报道。严波等[22]用改性疏水的磁铁矿(用油酸和硬脂酸改性)作为磁种用于废纸脱墨，试验结果表明，在改性磁铁矿用量3 g/L、煤油用量0.3125 g/L、pH=9.0、搅拌时间45min、温度为45℃下形成的疏水磁团聚体，磁选脱墨效果最佳，油墨在磁性产品中的回收率达94.99%。生物磁分离技术是传统磁分离技术基础上发展起来的，以细胞、细菌、核酸和蛋白质等生物体为分离对象，是利用磁性物或者磁性标记生物体可在外磁场作用下做定向运动，从而实现对目标生物体进行提取、富集、分离和纯化等。具有高效、快速、准确、溶剂消耗少、容易实现自动化等优点受到人们的重视。其磁性物的内核为强磁性的Fe3O4，然后对其进行生物改性得到具有磁性的标记生物体或称之为磁性微珠[23]。20世纪90年代初，Treleaven,J.G．等人[24]将磁性聚苯乙烯微珠与单克隆抗体结合，注入骨髓中使之与其内癌细胞粘附，然后在外磁场作用下可以快速有效地除去骨髓中的癌细胞。在骨髓移植的临床实验中[25]，也采用了磁性免疫微珠来除去自体骨髓移植物中残存的肿瘤细胞，以降低白血病的复发;同样也可用于除去异体骨髓移植物中的T细胞，来防止移植物抗宿主病的发生。

3.4 磁罩盖分选技术存在的问题

磁罩盖技术作为一种比较新的分选技术，目前在污水处理方面获得了良好的应用。但是在矿物加工分选应用方面主要存在以下三个问题:

一是对磁罩盖技术的基本元素磁种的性能要求比较高。研究表明天然磁种如磁铁矿制备容易，但是分选效果不如改性后的磁铁矿作磁种分选效果好。但是改性工艺较为复杂，且所用改性药剂成本较高，制备出合格磁种的产量较低，不便于规模生产等限制了其应用，而采用化学合成法合成磁种成本就更高了。即使采用天然磁铁矿作为磁种，一般要求磁铁矿的细度在-10μm，在其制备时很易受外部分选环境的影响而发生自团聚，从而影响磁罩盖分选的效果。同时，其用量的多寡也会对分许结果产生重大影响，磁种添加过少，分选效果不理想，磁种过多，势必会影响磁性产品的质量。二是磁罩盖技术在矿物分选成功实现的核心是选择性，但要求实现的条件苛刻。在国内外研究磁罩盖分选技术时，发现磁种可以在任意固体物料上产生粘附，而实现选择性粘附则要对外部分选环境实施控制，比如p H值，有时实现选择性的pH范围较窄，在现有条件下，很难实现精确控制，从而导致磁罩盖分选效果很差。三是对磁罩盖分选技术的设备研究较少。目前磁罩盖技术大多还处于实验室研究阶段，较易实现。然而欲使其得到良好的应用，专门的分选设备和配套设备尚未研制出来，如磁种附着过程所需的强力搅拌装置、强磁选设备以及磁种脱离再回收设备等仍有待研制。

此外，磁罩盖在应用时，对其操作水平要求也较高，其分选对象目前仅围绕黑色金属矿物或者某些氧化矿物进行了有限的研究，且还易受给矿性质变化等因素的影响，这些在一定程度上都限制了磁罩盖技术的推广和应用。尽管如此，作者认为随着科学技术的进步，磁罩盖分选技术最有可能在一些特殊矿物分选环节如铀矿石分选时产生的含铀废水处理、矿物浮选的精选后精矿再提高品位如非金属矿除杂、硫化镍精矿降镁等矿物组成简单的作业，会发挥出良好的作用。

4 结论

随着现代科学技术的发展，尤其是胶体与表面化学理论以及磁选理论的进步，人们利用其相关理论研究了磁罩盖分离技术在各个领域应用的粘附机理如疏水缔合、油团聚、磁絮凝等，丰富了磁分离技术的内容，尤其是在矿物分选领域，磁罩盖技术实现了多种不同类型矿物间的分离，并且这些技术仍在不断发展优化，日益受到人们的重视和关注。从目前的应用和研究现状来看，磁罩盖技术具有十分巨大的应用潜力和广泛的应用前景。

摘要：磁罩盖技术作为一种新的分选方法,因其具有操作简单、分选效率高等优点,在废水处理、矿物分选以及细胞分离等领域得到了广泛应用。本文从磁罩盖分选的原理、影响因素和最新研究进展进行了总结,尤其是对磁罩盖分选技术在矿物分选领域的国内外应用进展进行了重点介绍。

分选技术 第6篇

棉种是棉花生产的基础, 棉种质量的好坏直接影响着棉花产量的高低和纤维品质的优劣。资料表明, 随着精密播种技术的日益推广, 良种对农业增产的贡献率达40%左右[1]。以新疆产区为例, 成熟的棉籽大都接近黑褐色 (如图1所示) , 而未成熟的棉籽大都是红棕色 (如图2所示) 。在棉种的生产过程中, 还不可避免地产生破籽 (如图3所示) , 质量好的棉籽具有颜色黑、着色均匀、籽粒饱满和发芽率较高等特点, 经济价值很高。

目前, 剔除红棕色及裂纹种子的主要手段是人工选种 (如图4所示) , 其劳动强度大、生产效率低、投入成本高, 且选种效果受人为因素的影响。虽然在棉种生产过程中引入了以介电、重力、窝眼、风筛、磁力和摩擦等方法清选棉种的清选机等机械化设备来代替人工选种, 并且在实际生产中发挥了重要作用, 但是其主要是去除原料中的石子或瘪籽等, 不能有效地筛选对棉种品质影响极大的红棕色及裂纹种子。随着机器视觉技术的成熟和发展, 用机器视觉代替人眼对棉种进行高效的实时检测, 已经成为脱绒棉种分选的主要手段, 其在很大程度上提高了检测系统的智能水平。

1 机器视觉检测技术

机器视觉是近几十年来发展起来的一门智能技术。机器视觉不仅是人眼的延伸, 也具有人脑的部分功能, 广泛应用于生产、生活和科研等诸多领域, 尤其在需要重复、单调的依靠视觉获取信息的场合, 如大批量的产品质量检验和分级, 能够达到快速、准确和无损等人工无法比拟的效果。

机器视觉检测技术就是利用计算机、摄像机及其他数字处理技术对图像施加某种运算和处理, 以提取图像中的信息, 达到某种特定目的的技术[2]。一个典型的机器视觉应用系统包括光源、光学系统、图像捕捉系统、图像数字化模块、数字图像处理模块、智能判断决策模块和机械控制执行模块, 如图5所示。首先, 采用CCD 摄像机将被摄取目标转换成图像信号;然后, 传送给专用的图像处理系统, 根据像素分布、亮度和颜色等信息, 转变成数字化信号; 图像系统对这些信号进行各种运算来抽取目标的特征, 如颜色、面积、长度和数量等;最后, 根据预设的标准和其他条件输出判断结果, 从而达到对产品进行检测的目的[3]。机器视觉的应用正越来越多地代替人工去完成许多工作, 这无疑在很大程度上提高了生产自动化水平和检测系统的智能水平。

2 棉种分选的硬件系统研究现状

2005年, 坎杂和李景彬等根据新疆棉种生产现状, 提出了新的棉种分选加工方式色选, 如图6所示。通过对工作部件的优化组合, 确定了5MZX-96脱绒棉种色选机主要由喂料系统、光学系统、电控系统和分选系统组成。其中, 分选系统采用了压缩空气喷吹技术。该色选技术在棉种加工行业中的应用, 对提高棉种质量和发芽率都有显著的效果, 为精准种子工程奠定了坚实的技术基础, 同时将促进精量播种技术的推广和发展 [4]。

2007年, 陈立国和王库设计了基于TMS320DM6

42 的嵌入式棉籽识别系统, 如图7所示。该系统分为存储器、视频输入和视频输出 (用于测试) 等3部分, 采用两路视频输入, 从两个角度采集棉籽的图像, DM642 实时处理图像数据, 用传统的单核结构嵌入式系统进行软件的开发, 实时地完成棉籽识别[5]。

2009年, 张俊雄和陈涛等设计了一套基于机器视觉的脱绒棉种在线分选系统, 如图8所示。该系统采用种子平抛和气吹分离的方式实现了红棕色棉种与黑色棉种的自动分选。通过区域细分的划分方法解决了无序种子与气流喷嘴的对应关系, 并提出了种子位置的跟踪分离控制算法, 实现了对棉种图像处理结果的延时分离操作。经过实验证明, 该分选系统适合棉花种子的分选操作[6]。

1.摄像头 2.喷嘴模块 3.合格种子 4.不合格种子5.传感器 6.色标 7.传感器 8.拍摄区域 9.输送带

3 棉种精选的分选算法研究现状

2006-2008年, 李景彬, 坎杂等搭建了脱绒棉种外观质量检测的硬件装置, 并基于Visual C + + 6.0 开发了检测的软件系统, 提取了适合脱绒棉种分级的3 个关键的特征参数, 即颜色、圆形度和粒型。同时, 基于BP 神经网络实现了脱绒棉种的分级, 对机器视觉中常用的RGB, XYZ, CIEL * a * b * 和HIS 等不同的颜色模型进行了对比研究。结果表明, 适合脱绒棉种检测分级的颜色模型为HIS 模型。通过对大量棉种图像进行研究, 确定I 分量为脱绒棉种分级的重要参考标准, 为实现脱绒棉种的自动检测分级提供理论依据[7,8]。2006年, 陈涛和徐小波等提出了基于RGB颜色模型来分析检测黑色与红棕色棉种的方法, 指出基于R通道使用迭代最优阈值方法能有效去除图像中种子上的短绒, 颜色特征参数 (R-G-B) / (R+G) 及 (R-G) / (R+G+B) 能有效区分黑色与红棕色棉花种子, 并对无序排列离散物料的视觉检测与控制进行了分析, 实现了基于DSP系统控制的方法, 系统检测合格率在90%以上[9]。2009年, 李伟和于振东等以“中棉35”棉花种子为对象, 应用图像处理技术提出了基于形态学的破损识别方法, 通过链码算子获取轮廓信息, 运用傅里叶算子达到轮廓平滑, 并根据曲率特征定位轮廓尖端点, 通过轮廓的对称性识别局部破损棉种, 同时基于统计思想, 根据大小和形状特征的差异识别严重破损棉种。试验结果表明, 破损棉种识别率达94%[10]。2009年, 刘韶军和王库研究了破损棉种的机器视觉识别方法, 采用了均值、方差和均方比等统计学的特性参数, 计算棉种的边界破损参数, 并通过实验确定了均方比分类阈值为0158 , 将棉种分为破损棉种和正常棉种。经试验验证, 该检测系统识别精度可达93%[11]。2010年, 李景彬和坎杂等针对新疆地区存在的破碎棉种问题, 搭建了破碎棉种检测系统。通过对脱绒棉种图像进行分析和预处理, 提取出脱绒棉种的特征参数面积、周长、圆形度和长短轴等, 并对特征参数进行分析研究后, 确定圆形度作为检测破碎棉种的特征, 试验验证检测精度达87.5%[12]。2010年, 陈兵旗和高振江等提出了一种新的棉种精选算法。在精选作业前设定种子通道工位, 精选过程中使用首帧差分阈值分割的方式提取种子区域的二值图像, 通过分析二值图像判断破壳种子;然后, 在原图像的种子区域计算红色像素数, 以判断红色种子;最后, 对种子图像进行微分处理并去除边缘像素, 以判断裂纹种子。实验结果表明, 该算法能够很好地判断出缺陷棉种, 速度快, 准确性高[13]。

4 发展趋势

目前, 国内基于机器视觉技术对脱绒棉种进行分选的研究已经取得了一定的成果, 为了更好地适应分选的自动化、智能化水平, 分选的关键技术还有待进一步提高。在动态检测方面, 寻找更加准确的分离棉种方式, 使实时检测的效率更高;在算法方面, 继续研究新的算法, 以提高检测的速度和效率;最后, 要跟踪机器视觉领域的最新技术, 及时将它们应用到棉种检测领域中。

兴隆庄选煤厂煤泥分选技术研究 第7篇

兴隆庄煤矿选煤厂年处理能力达到6. 0 Mt,主导产品为1#精煤、2#精煤、优质动力煤、一般动力煤和洗块煤。选煤厂采用动筛跳汰机排矸工艺,主洗系统采用巴达克跳汰机,煤泥分选采用水力分级旋流器,煤泥水浓缩机处理。煤泥水处理工艺流程是粗、细煤泥回收处理,粗粒煤泥由煤泥分级旋流器分级浓缩,底流经弧形筛脱水,筛上物进入精煤脱水筛脱水,成为精煤产品; 弧形筛筛下水进入细粒煤泥处理流程,由筛网沉降离心机脱水、压滤机把关回收,沉降离心机脱水煤泥为洗混煤产品,压滤煤泥作电厂用煤。

由于没有浮选系统,选煤厂生产存在如下问题: 1煤泥未经分选,细煤泥经压滤后掺入电煤,煤泥量大时占混煤比例高达30% ; 筛网沉降离心机煤泥水分高时达27% 以上,致使电煤产品水分达到13% ~ 14% ,不能满足电厂要求,需掺入部分原煤,造成精煤损失,生产效益降低; 2煤泥未经分选,尾煤泥灰分低,造成精煤损失,降低了企业经济效益; 3分级旋流器溢流作为循环水复用,造成细泥积聚,增加煤泥水系统负荷; 4循环水浓度高,不利于系统分选,甚至降低跳汰机分选精度。以上问题成为制约选煤生产的瓶颈,急需提出一套技术改造方案,最大限度回收精煤,降低电煤水分,优化煤泥水系统回收工艺,降低洗水浓度,提高跳汰机分选精度,保证选煤厂正常生产,实现企业经济效益最大化。

2 改造前煤泥分选系统检测分析

煤泥旋流器单机检测结果见表1,精煤泥弧形筛筛下煤泥单元浮选试验结果见表2。

从表1可知,A系统与B系统在相同入料情况下,工作效果有较大差异。浓度方面,A与B系统溢流浓度均较高,底流浓度B系统远高于A系统,达到550. 57 g /L。从筛分情况看: 入料中细颗粒含量较高。溢流中A系统小于0. 125 mm的占81. 76% ,灰分22. 75% ,B系统小于0. 125mm的占68. 23% ,灰分23. 74% ; A、B系统细煤泥含量都较高,但灰分较低; A、B系统溢流中大于0. 125 mm,灰分均小于10% ,这部分也应该侧重回收; 底流中A系统大于0. 5 mm的占22. 90% ,灰分8. 97% ,B系统大于0. 5 mm的占22. 74% ,灰分8. 07% ,这部分用截粗筛回收,符合精煤灰分要求,A、B系统中小于0. 5 mm,灰分均大于10% ,产率和灰分随粒级的减小,均呈递增趋势,其中小于0. 125 mm粒级灰分增幅较大,说明含有相当部分高灰细泥。

由2表可知: 浮选精煤 灰分在9. 01% ~9. 80% 之间波动,浮选尾矿灰分在50% ~ 70% 之间波动,浮选精煤产率在65% ~ 80% 之间波动,所以采取合适的药剂制度,保证精煤灰分小于10% 、尾矿灰分大于50% 是可以实现的。

3 精煤泥分选工艺的制定

兴隆庄煤矿选煤厂浮选系统改造采用一段浮选工艺,0. 5 ~ 0 mm级煤泥全级进浮选。浮选精煤采用板框式压滤机脱水回收,浮选尾煤经浓缩机浓缩后采用板框式压滤机联合脱水回收,洗水闭路循环,环保节能。该工艺流程由5道工序组成,原则工艺流程示于图1。

( 1) 浮选入料的分级。精煤弧形筛和直线振动筛的筛下水经水力旋流器组分级,大部分比分级粒度大的物料进入底流,底流浓度增大,为截粗弧形筛作业提供条件。部分旋流器溢流作为浮选稀释水,部分进入浓缩池,充分发挥了浮选机的作用,同时减轻了尾煤泥作业的负担。

( 2) 浮选入料的截粗。分级旋流器底流、末精煤离心机离心液、中煤离心机离心液混合后经筛孔为0. 50( 0. 70) mm的弧形筛截粗,将超过浮选分选粒度上限并已在重选过程中得到分选、灰分较低的粒度( 不小于0. 25( 0. 35) mm的部分) 截留。弧形筛截留的物料与跳汰精煤混合进入离心机脱水,降低脱水产物的水分,同时更有利于物料的分散混合。

( 3) 浮选。经过截粗后的浮选入料进入浮选机分选,从尾煤排出高灰分矿物杂质,特别是高灰分的粘土类矿物杂质。

( 4) 精煤回收。将浮选泡沫产物用固液分离效果最佳的精煤压滤机回收,获得灰分较低的精煤泥( 压滤机滤饼) ,滤液复用。

( 5) 均匀掺合。精煤压滤机的卸料通过圆盘给料机可以起到一定的均匀给料作用,但是由于滤饼水分较高,物料大多成块状,灰分不小于9% ,直接掺入末精煤,达不到用户要求,为了解决这一问题,增加了物料破碎和混料环节,滤饼先经圆盘给料机均匀给料,再经破碎机破碎,最后通过混料装置与末精煤充分混合。

4 总 结

改造后的浮选系统,入浮吨干煤泥药耗1. 2kg,捕收剂与起泡剂比例5∶1,采用一段浮选分选工艺即可 实现精煤 灰分为9. 42% ,产率为75. 25% ,尾矿灰分为62. 41% ; 浮选精煤采用板框式压滤机脱水回收,浮选尾煤经浓缩机浓缩后采用板框式压滤机联合脱水回收,洗水闭路循环,取得了环保节能的效果。

摘要：通过对兴隆庄选煤厂煤泥分选工艺的分析,对煤泥旋流器进行单机检测,对精煤泥弧形筛筛下水进行单元浮选试验,提出了精煤泥分选工艺改造流程,并对工艺的各个环节进行了分析,最终优化了煤泥分选工艺,解决了生产中存在的问题,提高了企业经济效益。

煤系高岭土干法分选技术的研究 第8篇

黑岱沟与哈尔乌素露天矿所排矸石中伴生有大量高岭土资源,这些高岭土与矸石一起回填至采空区。矸石回填不仅消耗大量无效转运费用和土方,增加企业成本,而且大量高岭土与其他矸石一起作为废弃物排弃,严重浪费了资源。

高岭土是一种用途广泛的资源,不仅可用来提炼铝金属,作烧制瓷器的原材料,而且还广泛用于油漆、日化等行业。因此,回收矸石中的高岭土具有重要的经济价值和社会效益。为使宝贵的伴生资源得到充分利用,唐山市神州机械有限公司和河北省煤炭干法加工装备工程技术研究中心联合研究了从矸石中提取优质高岭土技术。

1 原料特征

黑岱沟与哈尔乌素煤矿的矸石中主要包括轻产物( 杂质) 、高岭土和白砂岩,而高岭土又分为黑色高岭土和灰色高岭土。分别选取代表性样品,在专用密度测试容器中进行测试,结果见表1。

从表1 可知,黑岱沟与哈尔乌素煤矿的矸石密度基本相同,其中所含黑色高岭土、灰色高岭土与白砂岩的密度相近,只是颜色不同。为考察黑色及灰色高岭土产品特性,对25 ~ 120 mm粒级高岭土的常用指标进行了化验,结果见表2。

由于重产物( 黑色高岭土、灰色高岭土和白砂岩) 与轻产物( 低热值煤) 的密度差别较大,接近1 g /cm3,从分选原理上分析,采用按密度分选技术可实现轻重物料的分离; 而高岭土和白砂岩表面颜色不同,也可以借助色差进行分选。

2 分选工艺

研究人员从黑岱沟和哈尔乌素煤矿采集了近10 t矸石大样运至河北省煤炭干法加工装备工程技术研究中心进行矿石分析和测试,并于2015年7 月20 日成功进行了半工业性分选试验。分选设备为唐山神州机械集团有限公司独创的高密度干法重介质分选机、ZM干法分选机及矿石智能分选设备。

2. 1 高密度干法重介质分选机

高密度干法重介质分选机是一种专门用于分选高密度矿物的新型设备。该设备采用重选原理,实际分选密度达到2. 0 ~ 2. 5 g /cm3,可实现不同高密度物料的分层和分离［6］。

本研究使用了一台处理能力为50 t/h的模块化干法重介质流化床分选机,以该分选机为核心组成的分选系统见图1。磁性介质在压缩空气的作用下,形成密度均匀稳定、具有一定高度的流化床层。原矿由密封入料口给入分选机,矿石在流化床作用下分散并按密度分层,轻矿物漂浮于流化床层表面,重产物则下沉至流化床底。轻重产物分别由刮板机排出机外,并分别进入轻重产物脱介筛。筛上产品转运至产品胶带输送机,筛下物主要为磁性介质,收集汇合后由斗式提升机返回流化床系统。部分回收的介质分流至干法磁选机,以去除细粒矿石,保持流化床密度稳定。系统中同时设置一套除尘系统,通过引风机在床层上部形成负压,防止粉尘溢出,净化空气。该系统具有如下特点: 1 分选不用水,不存在水处理系统及水污染; 2 设备高度模块化,建设周期短,投产快; 3 采用高密度分选,属国内外首创,对入选物料的适应性强; 4 自动化水平高,无粉尘污染。

2. 2 ZM干法分选机

ZM干法分选机利用空气流化和床面机械振动复合功能实现对物料的分选,工作机理如下:

( 1) 密度分层作用: 利用煤和空气形成自生介质流化床,矿物按密度差进行分选;

( 2) 松散作用: 借助激振器装置产生床面振动,使料层松散,为物料按密度分级创造条件;

( 3) 摩擦作用: 分层后重矿物贴近床面,在摩擦力作用下向床面上部运动,而轻产物在风力作用下漂浮于床层上部,受床层激振作用较小,在重力作用下向排料端滚动;

( 4) 重产物浮力效应: 因颗粒碰撞,重产物产生浮力效应,使轻颗粒难以穿透重颗粒床层;

( 5) 重复分选作用: 分选床面设置隔板,物料在隔板之间做螺旋翻滚运动,错配物得到多次分选。

在ZM干法分选机的分选过程中,物料粒度、密度、形状等性质及风量、风压、振幅和振次、床面倾角等操作参数均会对设备分选效果产生影响。

2. 3 机械、智能分选机

机械、智能分选机是根据物料表面颜色( 灰度) 的差异,采用先进的控制理念,通过信息反馈并在相应执行机构的作用下,实现物料的智能分离。该设备完全自动化,识别精度高,运转平稳可靠。

依据上述分选设备的特点,确定高岭土干法分选工艺如下( 见图2) :

( 1) 矸石物料首先进入双层分级筛分级,上层筛孔为80 mm,下层筛孔为13 mm,将矸石样品分级为三个粒度级,即小于13 mm粒级、13 ~80 mm粒级和大于80 mm粒级。

( 2) 筛上物大于80 mm粒级采用机械分选工艺,实现大块高岭土和白砂岩的分离;

( 3) 13 ~ 80 mm粒级物料进入高密度干法重介质分选机分选,分选密度设定为2. 4 g /cm3,选出重产物和轻产物两种产品,重产物为白砂岩和高岭土的混合物,轻产物为部分高灰煤及其他低密度杂质;

( 4) 分级筛筛下小于13 mm的物料和干法重介质分选机轻产物进入ZM矿物高效分离机分选出煤炭和废弃矸石;

( 5) 高密度干法重介分选机分离出的重产物为高岭土和白砂岩的混合物,通过智能分选机排除白砂岩,得到纯净高岭土矿石。

3 分选结果

河北省煤炭加工装备工程技术研究中心于2015 年7 月20 日对黑岱沟煤矿矸石样品进行了半工业试验,矸石粒度为0 ~ 200 mm。通过筛分、高密度分选、ZM矿物高效分离、智能分选后,各级产率如表3 所示,各产品质量情况见表4 ~ 8。

%

%

工业试验结果表明,分选后高岭土产率达到59. 83% 。其中大于13 mm粒级的产率为50. 4% ,该产品中Al2O3占36. 31% 、Si O2占41. 32% 、灼减占19. 85% ,可用作陶瓷行业的优质原材料。小于13 mm粒级中,高岭土产率为9. 43% ,该产品中Al2O3占32. 50% 、Si O2占37. 75% 、灼减占27. 01% ,可用作建筑陶瓷的原材料。小于80 mm粒度级中分选出的高灰煤产率为22. 46% ,该产品低位发热量约为7. 52MJ / kg,可作为矸石电厂的动力煤。最终排弃物仅为17.71%。

4 结论

神华准格尔能源公司黑岱沟和哈尔乌素煤矿选煤厂的矸石中存在大量优质高岭土。采用空气重介质高密度矿物分选机,ZM干法分选机和机械、智能分选机组成的高效干法高岭土分选系统,可以实现对高密度砂岩和优质高岭土的有效分离,获得较高产率的高岭土产品。此干法分选系统简单、实用、高效,在煤矸石分选领域的应用扩大了干法分选高密度矿物的应用范围,有较好的应用前景。

摘要：针对神华准格尔能源公司黑岱沟和哈尔乌素煤矿的煤矸石中高岭土含量高的特点,采用高密度干法重介质分选机、ZM干法分选机和机械、智能分选机对不同粒级的煤矸石进行分选,可有效排除大多数低密度杂质,获得产率较高的高岭土。

分选技术 第9篇

X-射线辐射预选是近年来兴起的一种高效、环保、节能的新型分选技术, 主要用于分选黑色、有色、贵稀金属矿石等[1,2]。其主要分选原理是利用矿石受X-射线照射后所激发出的特征X-射线 (二次X-射线) 的强度来进行矿石分选[3]。

本研究采用X-射线辐射分选机对大井子铜矿的原矿及围岩进行预选, 目的是剔除原矿中的废石, 提高入选品位, 降低选矿能耗, 同时回收围岩剥离过程中流失的有用矿物, 减少资源浪费, 为X-射线辐射分选机的工业应用奠定基础。

1 矿石性质

试验所用矿石取自内蒙古赤峰大井子铜矿, 一种是选矿处理的原矿 (简称原矿) , 另一种是采矿剥离的围岩 (简称围岩) 。

工艺矿物学分析表明矿石中的矿物种类较多, 矿物组成较复杂。矿物组成有原生硫化物, 次生硫化物、氧化物、氢氧化物、硅酸盐矿物、碳酸盐矿物和自然金属。矿石以铜、铅、锌、锡、硫和砷为主, 并伴生有金、银, 其中铜、铅、锌、锡的矿物为有用矿物, 砷的矿物为有害矿物。铜矿物主要为黄铜矿, 铅矿物为方铅矿, 锌矿物为闪锌矿, 锡矿物主要为锡石和黝锡矿, 硫矿物为黄铁矿 (含白铁矿) 和磁黄铁矿, 砷矿物为毒砂, 银矿物有银黝铜矿、辉银矿、金银矿、辉锑银矿和自然银。脉石矿物主要有石英、绢云母, 另外还有泥质矿物、长石、碳酸盐矿物、高岭土和白云母等。

根据现场要求, 本文仅考虑铜元素的回收, 其他元素不予考虑。经化验分析, 原矿中铜的品位为1.00%;围岩中铜的品位为0.17%。

2 试验设备和试验方法

2.1 试验设备

试验设备为SRF3-150型X-射线辐射分选机, 该设备由俄罗斯叶卡捷琳堡市技术工艺科技-生产股份公司研制, 并已在工业生产中应用十余年, 目前已形成系列产品。2010年在科技部支持下东北大学将该设备引进国内, 并进行研发、推广和应用。设备外形及工作原理见图1[4,5]。

X-射线辐射分选机主要由给矿设备、执行装置、分选产品的接收装置、操控系统等部分组成。适宜粒度的矿石给入给料箱, 借助振动输送装置进入振动溜槽 (矿石槽) , 在振动作用下, 矿石沿溜槽分散形成矿石流, 矿石流在溜槽中形成单块流, 以保证矿石逐个从槽边缘下落到X射线组件测量区。在测量区, 每块矿石都受到X-射线的第一次辐射 (X-1) , 受X射线第一次辐射激发后, 矿石表面会产生第二次辐射射线的激发 (X-2) , 然后在检测组件上记录射线 (X-2) 形成光谱, 该光谱由元素X-射线辐射曲线和第一次辐射的散射曲线组成。分选机的测控系统对光谱进行分析, 按照设定的参数得出分析结果, 确定每块矿石中是否达到测定元素的分析值。当超过这个参数值时, 操控系统形成控制信号, 启动执行机构 (电磁分离板装置) , 依靠挡板的击打作用, 使分选矿石偏离轨道, 落入接收槽, 最后进入矿石输送带 (精矿) ;小于这个参数值的贫矿石自然下落到另一个接收槽进入另一条输送带 (尾矿) 。

2.2 试验方法

采用破碎机将原矿破碎至150mm, 然后采用筛分设备将物料分为-150+90mm、-90+30mm以及-30mm三个粒级;将围岩破碎至100mm, 然后采用筛分设备将物料分为-100+60mm、-60+20mm以及-20mm三个粒级。其中, -30mm和-20mm粒级物料根据实际情况另行处理, 另外四个粒级物料采用X-射线辐射分选机在适宜的分离阈值条件下分别进行分选。每个粒级试验矿量均为300kg。

每次试验开始前, 根据需要, 在X-射线辐射分选机控制系统中根据铜含量设定不同的分离阈值 (本试验分离阈值是指Cu元素特征峰强度与光谱背景强度的比值) , 给矿频率均控制在电振给料机变频器全量程的50%, 然后依次开动X-射线辐射分选机、给料输送皮带、精矿输送皮带和尾矿输送皮带。试验结束后, 收集精矿和尾矿, 称重、制样、分析、化验, 然后计算产率以及Cu回收率。

3 试验结果与分析

3.1 原矿试验结果与分析

原矿中-150+90mm粒级和-90+30mm粒级X-射线辐射预选试验结果见表1和表2。

由表1可知, 分离阈值对精矿的品质影响显著:随着分离阈值的减小, 所获精矿产品的品位逐渐降低, 但产率和回收率却逐渐增大。对比表1和表2的数据可知, 相同分离阈值对不同粒级物料的影响不同。-150+90mm粒级的回收率较低, 最终尾矿 (分离阈值为0.1时的尾矿) 品位较高。这主要是由于颗粒粒度太大, 不含铜矿物的纯废石颗粒较少所致。因此, 采用X-射线辐射分选机预选时, 分离阈值的选择非常重要, 取决于原料中有用矿物的含量、分选颗粒的粒度、精矿和尾矿的质量要求等, 并采用试验综合确定。

若按目前铜矿的工业品位 (0.4%~0.5%) 考虑, 则原矿中-150+90mm粒级和-90+30mm粒级X-射线辐射预选可抛弃的尾矿产率分别为29.57%和26.65% (分离阈值均取0.1) ;若按目前现场工业生产的入选品位 (0.9%~1.1%) 考虑, 则原矿中-150+90mm粒级和-90+30mm粒级X-射线辐射预选可抛弃的尾矿产率分别为71.16%和76.15% (分离阈值均取0.35) 。由此可见, 采用X-射线辐射预选可提前丢弃相当一部分尾矿, 从而减少入磨废石, 提高入选品位, 降低选矿成本, 大幅度提高选矿厂综合经济效益。

3.2 围岩试验结果及分析

围岩中-100+60mm粒级和-60+20mm粒级X-射线辐射预选试验结果见图2和图3。

由图2、3的试验结果可以看出分离阈值 (图中H) 对分选指标的影响, 该规律与原矿的试验结果一致, 在此不再赘述。但-100+60mm的分选效果要明显好于-60+20mm的分选效果, 这可能是给料速率影响造成的:当电振给料机的振动频率相同时, 小颗粒的移动速度要大于大颗粒的移动速度, 因此, 小颗粒在分选溜槽中较难形成单矿粒流, 造成X射线辐射预选机的甄检精度不够, 分选效果也就不理想。上述情况说明, 在采用X-射线辐射分选机对某一矿石进行预选时, 需要综合考虑多方面的影响因素, 除前述各因素之外, 还要考虑给料速率等因素的影响, 并通过试验确定最佳的分选条件。

目前铜矿的工业品位 (0.4%~0.5%) , 围岩中-100+60mm粒级和-60+20mm粒级X-射线辐射预选可回收的精矿产率分别为34.92%和8.50%, 回收率分别为94.88%和25.22% (分离阈值均取0.04) ;若按目前现场工业生产的入选品位 (0.9~1.1%) 考虑, 则围岩中-100+60mm粒级X-射线辐射预选可回收的精矿产率为13.51%, 回收率为92.35% (分离阈值取0.06;-60+20mm粒级可回收的精矿有待于进一步试验) 。由此可见, 采用X-射线辐射预选可从采矿剥离的围岩中将有用成分有效回收, 减少资源浪费, 同时可大幅度提高选厂的经济效益。

4 结论

(1) 采用X-射线辐射分选技术在适宜的条件下可实现铜矿中有用矿物与脉石矿物及废石的有效分离, 剔除原矿中的废石, 回收围岩中的有用矿物, 从而提高入选品位, 降低选矿能耗, 减少资源流失和浪费, 提高选矿厂的综合经济效益。

(2) 采用X-射线辐射分选机预选矿石时, 分离阈值的选择非常重要, 取决于原料中有用矿物的含量、分选颗粒的粒度、精矿和尾矿的质量要求等, 另外也要考虑其他因素, 如给料速率等, 并通过试验综合确定适宜的工作条件。

(3) 对同粒级物料而言, 分离阈值越大, 精矿的品位越高, 但产率和回收率越低。

(4) 为避免金属流失和浪费, 在给矿频率为电振给料机变频器全量程50%的条件下, 大井子铜矿原矿预选适宜的分离阈值为0.1;围岩预选适宜的分离阈值为0.04;此时, 分选尾矿的品位均<0.4%。从工业生产实践上考虑, 大井子铜矿原矿预选适宜的粒度为-150+30mm;围岩预选适宜的粒度为-100+20mm。

(5) 本研究为X-射线辐射分选技术在大井子铜矿的应用奠定了基础。

参考文献

[1]汪淑慧.分选矿石的X射线辐射分选法[J].国外金属矿选矿, 2007 (8) :4-8.

[2]费德洛夫, 张岩.X-射线分选技术及分选机[J].矿山机械, 2008, 36 (23) :110-113.

[3]刘广宇.X-射线分选机在钼矿预选中的试验与研究[J].现代矿业, 2009 (10) :75-77.

[4]刘明宝, 印万忠, 韩跃新, 等.X射线辐射分选机及分选工艺研究[J].现代矿业, 2011 (8) :13-14, 19.