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在砂金加工过程中,砂金提纯过程本质上是通过物理或化学方法将金与杂质分离。天然砂金矿通常含有石英、铁矿石、粘土等矿物杂质,以及少量其他金属(如银和铜)。
这些杂质主要包括砂石、磁性矿物(如铁)、重金属(如铜、铅)以及有机质等。由于金的密度远高于一般矿物(密度约为19.3 g/cm³),因此在自然条件下,金往往以游离状态存在,但细小的金颗粒往往被杂质包裹,需要通过物理或化学的方法将其分离。
砂金提纯的核心是有效去除杂质,最大限度地回收高品位金,避免金的损失。传统方法主要依靠重力选矿和人工淘金,而现代技术则将物理分选、化学浸出和电解精炼相结合。例如,当金颗粒较大时,可采用重力选矿(如摇床、溜槽等)利用密度差异进行分选;当金颗粒极小(如微米级)或与硫化矿物共生时,需采用氰化法或酸浸法将金溶解回收。主要利用金与杂质的密度、溶解度、电化学性质的差异,通过重力选矿、化学浸出或电解使金逐渐富集。
在砂金选矿过程中,选择合适的提纯技术至关重要,这直接影响金的最终纯度和回收率。以下介绍预处理、重选、浮选、磁选和电选五大核心技术,帮助高效获取高品位金矿石。
提高矿石可处理性的关键工艺。砂金矿石通常含有大量的泥土、砾石和有机质。预处理可以显著提高后续分选的效率。洗矿和筛分可以去除大颗粒杂质,破碎和磨矿可以释放包裹的金。如果矿石中含有大量粘土,可以使用滚筒洗涤器或除渣旋流器来减少矿物粘附,充分暴露金颗粒。预处理还可以调节矿浆浓度,优化重选或浮选的效率。
是高效富集粗粒或高品位金的首选工艺。由于砂金的密度远高于脉石矿物,重选成为最经济、最基本的提纯方法。常用的设备有摇床、跳汰机、螺旋溜槽等,适用于回收粗粒(>0.1mm)游离金。其中,摇床适用于回收中、细粒金,离心选矿机擅长富集细粒金,跳汰机适用于高通量分离粗粒金。该方法设备简单、能耗低,尤其适用于中小型金矿加工厂。重选通常作为金矿的第一道 工序,可回收80%以上的游离金,需与其他工艺配合优化。
铜矿选矿可以提高铜精矿的品位和回收率,降低后续冶炼难度和成本,实现资源的高效利用。重选、浮选和浸出电解三大工艺各有优势。重选主要用于处理粗粒高品位矿石,成本较低;浮选用于处理细粒复杂矿石,回收率较高;浸出电解用于处理低品位/氧化矿石,资源利用率较高。
铜重选是一种基于物理分离的经典选矿方法。其原理是利用铜矿物与脉石之间的密度差,在重力场(通常借助水或空气作为介质)中实现两者的有效分离。它特别适用于处理粗粒氧化铜矿石或硫化物矿石(如孔雀石和黄铜矿)。当含有铜矿物和脉石的混合物进入特定的重力选矿环境时,密度较大的铜矿物在重力作用下会以较快的速度沉降,而密度较小的脉石沉降相对较慢,从而达到初步分离的目的。
铜重选关键设备:
² 跳汰机:通过往复水流产生脉动,实现“分层-分选”循环(适用于0.5-10mm粗粒矿石)。单机处理能力可达50t/h,但需严格控制水压波动。
² 摇床:借助床面不对称往复运动,利用矿物运动轨迹的差异进行分选(0.02-2mm中、细粒),细粒(-0.074mm)的回收率急剧下降到40%以下。
² 螺旋溜槽:依靠离心力和重力的作用,可分选0.03-1mm的矿物。不消耗动力,但斜度需精确调整。
铜作为全球重要的工业金属,其开采与利用对经济发展和工业建设具有举足轻重的作用。随着全球经济的持续增长,对铜的需求日益增加,对铜矿资源的开采效率和可持续性提出了新的挑战。
地下开采技术有空场采矿法,崩落采矿法,充填采矿法等,在地下开采技术中有大量的应用。
空场采矿法适用于弹性和适应性较好的多种地质条件下,通过形成采空区来实现矿石的回采。
崩落采矿法适用于矿体厚度较大,能有效降低开采成本的情况下,通过诱导矿体自然崩落获得矿石。
充填采矿法则是为了控制地压和维持矿山稳定,在开采过程中充填采空区,适用于对环境保护有较高要求的地区。
露天开采技术则主要适用于具有开采效率高、成本低等优点的地表或浅层矿体,通过剥离表土和矿体直接进行开采。
在选矿过程中,自动化技术的应用已经成为了趋势。在选矿过程中,需要对矿石进行破碎、筛选、重选、浮选等一系列操作,以获得不同品质的金属或非金属矿物。选矿厂的规模一般较大,需要配备大量的机械设备和人员进行操作,以保证生产效率和产品质量。
选矿厂的自动化改造要求包括以下几个方面:
01设备升级:为了提高选矿厂的生产效率和产品质量,需要对现有设备进行升级和改造。采用新设备或者更换旧设备,以提高生产效率和产品质量。
02人员培训:为了提高工人的操作水平和技能,需要对工人进行培训。采用新技术或者采用老旧设备进行操作培训。
03数据分析:为了了解选矿厂的生产情况,需要对生产数据进行分析。采用计算机软件或者数据分析工具进行数据分析。
钨是一种高熔点、高密度且在地壳中分布较为广泛的元素,在工业上常被用于金属加工、材料制造、矿山开采以及建筑等领域,在日常生活中也被用于制造电子产品、照明灯等,具有广泛的应用价值。
预选作业是指利用有用矿物和脉石矿物的某种性质差异,在细碎、磨选或精选作业之前丢弃部分低 品位的废石,从而降低后续作业负荷的预先分选作业, 也称预富集作业。目前,可以实现钨矿预富集的方法有人工拣选、重选法预选、磁选法预选以及智能光电预选。
人工拣选是一种根据矿石颜色、纹理等表面特征差异,由现场操作工人进行分拣的简单选矿方法,可分为正手选和反手选两种分拣方式,对粒度范围在18~200mm的矿石有较好的预选效果。由于石英脉型黑钨矿与废石颜色差异明显,因此人工拣选的方法在黑钨矿选矿厂得到了广泛的应用。人工拣选对于大块钨矿抛废效果较好,丢废率可以达到40%~60%,且选矿成本低,成本主要来自选矿工人的劳动报酬。
重选是利用矿石之间密度差异进行分选的一种选矿方法,常用于矿石细碎之后或进入磨选作业之前。目前最具有工业价值的钨矿为黑钨矿和白钨矿。其中黑钨矿纯矿物密度为7.2~7.5g/cm3、WO3含量76%,白钨矿纯矿物密度为5.8~6.2g/cm3、WO3含量80.6%,具有密度显著高于围岩及脉石密度的特点,故使用重选法对粗粒钨矿进行预选是可行的。目前可以应用于钨矿预选的重选方法有重介质预选、动筛跳汰预选、螺旋选矿机和螺旋溜槽预选以及离心选矿机预选。
磁选是以矿物的磁性差异实现分选的选矿方法。黑钨矿具有弱磁性,可以利用强磁选法将其从非磁性矿物中分离出来。而白钨矿常常伴生其他金属矿物,当这些金属矿物也具有磁性时,磁选法也可以用于白钨矿的预选抛尾。在实际操作中,可以用弱磁选抛除矿石中的磁铁矿,再使用强磁预选得到强磁钨精矿。
随着计算机、人工智能等前沿科技的发展,智能光电预选技术也得到了长足的发展。智能光电预选是利用各种光信号对散装物料进行线扫描,并使用传感器或不同传感器的组合对散状物料进行逐粒检测,根据传感器检测结果和数据处理结果,机械剔除部分在成分上不符合要求颗粒的分选技术。智能光电预选技术已在钨矿预选领域得到了广泛的研究和应用,主要包括图像色选技术和XRT预选技术。
单一萤石矿成分相对简单,主要矿物为萤石,伴生的脉石矿物通常是少量石英、方解石等。这类矿石中萤石含量较高,为获取高品位萤石精矿,浮选法成为主流且高效的选矿手段。
在单一萤石矿浮选流程开端,破碎与磨矿环节至关重要。原矿经破碎机初步破碎,减小粒度,后进入球磨机等设备进行细磨。磨矿需精准控制,若产物粒度过粗,萤石与脉石矿物单体解离不充分,浮选药剂难以充分作用于萤石表面;粒度过细则易导致萤石过粉碎,增加后续分离难度,还可能使萤石夹杂在脉石中难以回收。一般而言,磨矿细度控制在 -0.074mm 占 60%-80% 较为适宜,具体数值需依矿石特性经试验确定。
磨矿完成后,进入浮选环节,药剂的合理选用是关键。调整剂常选用碳酸钠,它能调节矿浆 pH 值至弱碱性范围(pH 约 8-9),为后续药剂作用营造良好环境,还可抑制部分有害离子对浮选的干扰。抑制剂方面,水玻璃应用广泛,能有效抑制石英等脉石矿物。使用时需严格把控用量,少量水玻璃可能对萤石有一定活化作用,但对石英抑制不足;过量则会抑制萤石浮选。为提升水玻璃对石英的抑制效果,减少用量,可搭配多价金属离子(如 Al³⁺、Fe³⁺)或明矾、硫酸铝等使用。捕收剂多采用脂肪酸类药剂,如油酸、氧化石蜡皂等,它们能选择性地吸附在萤石表面,增强萤石疏水性,使其易于附着在气泡上上浮。近年来,也有新型捕收剂不断研发应用,如某些阳离子捕收剂,能在矿浆中营造稳定浮选环境,提高萤石回收率与纯度,且相对传统脂肪酸捕收剂,对环境危害更小。
浮选流程通常采用阶段磨浮。先进行粗选,快速回收大部分萤石,得到粗精矿;接着对粗精矿进行扫选,回收粗选作业中遗漏的萤石,提高回收率;随后进行多次精选,逐步去除粗精矿中的脉石杂质,提升萤石精矿品位。常见的流程如 “1 粗 6 精 2 扫”,可根据矿石性质、精矿质量要求灵活调整精选、扫选次数。在精选过程中,还可适时补加水玻璃等抑制剂,强化对脉石矿物的抑制,保障精矿质量。
单一萤石矿选矿以浮选法为主,通过精细调控破碎磨矿、合理选用药剂及优化浮选流程,能有效实现萤石与脉石矿物分离,获取高品位萤石精矿,为萤石资源高效利用筑牢基础。