一、基本定义与特点
原矿的定义
原矿是指从矿山直接开采出来,未经任何选矿或其他技术加工的天然矿石。它是选矿过程的初始原料,包含了各种有用矿物和杂质。
详细说明:
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1、来源与状态:
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直接开采:原矿是通过采矿作业从矿床中直接获取的,未经过任何物理或化学处理。 -
天然状态:矿石保持了其在地壳中的自然形态和组成,含有多种矿物成分。
2、组成特点:
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有用矿物:矿石中含有具有经济价值的金属或非金属矿物,如铜、铁、金、石英等。 -
杂质:除了有用矿物外,原矿中还包含大量的脉石(无用的岩石或矿物),如硅酸盐、氧化物等。
3、品位与含量:
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品位较低:原矿中有用矿物的含量通常较低,需要经过选矿工艺提高品位。 -
经济价值:由于品位低,原矿一般不能直接用于冶炼或加工,需要经过富集处理。
4、后续处理:
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选矿工艺:原矿进入选矿厂后,通过破碎、筛分、磨矿、浮选、磁选等工艺,分离有用矿物和杂质。 -
产品生成:经过选矿,原矿被加工成精矿(高品位有用矿物)和尾矿(低品位或无用的残余物)。
举例:
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铁矿石原矿:从铁矿床开采出来的矿石,含有铁矿物(如赤铁矿、磁铁矿)和脉石(如石英、长石)。 -
铜矿石原矿:含有铜矿物(如黄铜矿、辉铜矿)和其他杂质,需要经过浮选等工艺提取铜精矿。
总结:
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原矿是选矿的起始材料,具有天然、未加工的特点。 -
主要特征:含有有用矿物和大量杂质,品位较低,需要经过选矿处理才能利用。 -
重要性:作为矿产资源的初始形式,原矿的开采和加工对于获取金属和非金属材料至关重要。
(二)精矿:高品位、高价值选矿产品
精矿的定义与特点
定义
精矿是指原矿经过选矿(或称矿物加工)工艺处理后,去除了大部分脉石(无用矿物)和杂质,使有用矿物得到富集的产品。精矿是选矿厂的最终产品,通常作为冶炼或进一步加工的原料。
特点
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1、高品位:
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有用矿物含量高:精矿中有用矿物的含量显著高于原矿,品位提升,满足冶炼或加工的要求。 -
示例:铁矿石精矿的品位一般可达60%以上的铁含量,而原矿可能只有20%-30%。
2、低杂质含量:
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杂质去除:通过选矿工艺,去除了大部分脉石和有害杂质,提高了产品的纯度。 -
意义:降低冶炼过程中的能耗和成本,提高金属回收率。
3、粒度细:
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细磨处理:精矿通常经过细磨,粒度较细,有利于后续的冶炼或化学反应。 -
目的:增加反应表面积,提高冶炼效率。
4、物理和化学性质稳定:
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均匀性好:精矿的成分和性质较为均匀,有利于冶炼过程的控制。 -
可预测性:稳定的性质使得冶炼工艺参数可优化,产品质量可控。
5、经济价值高:
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高附加值:由于品位高、杂质少,精矿的市场价值远高于原矿。 -
应用广泛:作为冶炼的主要原料,用于生产金属、合金或其他化工产品。
6、便于运输和储存:
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体积减少:相对于原矿,精矿的体积和重量减小,降低了运输和储存成本。 -
处理方便:细粒度和高密度的特性,使得精矿更易于装卸和堆放。
7、环保效益:
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资源高效利用:通过富集有用矿物,减少了尾矿的产生量,降低了对环境的压力。 -
减少废弃物:精矿生产过程中的废弃物(尾矿)量减少,便于管理和处理。
精矿与原矿的对比
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总结
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精矿是选矿工艺的核心产品,具有高品位、低杂质、粒度细等特点。 -
重要性:精矿的生产提高了矿产资源的利用率,降低了冶炼成本,对金属和化工产业具有重要意义。 -
应用:作为冶炼的主要原料,精矿在钢铁、有色金属、化工等领域有广泛应用。
(三)中矿:选别过程中的中间产品
中矿的定义
中矿是指在选矿过程中,经过初步选别后得到的中间产品,其品位介于原矿和精矿之间。中矿既不是最终的精矿产品,也不是被直接丢弃的尾矿,而是需要进一步处理以提高其品位或回收其中有价值成分的物料。
中矿的特点
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品位中等:
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中矿的有用成分含量通常高于尾矿,但低于精矿。这意味着中矿具有一定的回收价值,但需要进一步加工才能达到精矿的标准。
成分复杂:
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中矿中可能包含多种矿物,既有有价值的金属矿物,也有无用的脉石矿物。这些矿物的物理和化学性质可能差异较大,增加了选别的难度。
可浮性差异大:
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中矿中的矿物可浮性可能各不相同,有的易于浮选,有的则难以浮选。这要求选矿工艺需要根据中矿的具体性质进行调整和优化。
处理灵活:
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中矿的处理方法多样,可以根据其品位、成分和可浮性等因素选择合适的处理工艺。例如,可以将中矿返回原选别作业进行再选,或者采用单独的处理流程进行富集。
资源潜力大:
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中矿中往往含有一定量的有价值成分,通过合理的选别和处理,可以回收这些成分,提高资源的利用率。同时,随着选矿技术的不断进步,中矿的回收价值也在逐渐提高。
示例说明:
假设一个铜矿选矿厂,在处理原矿时,经过粗选得到了品位较高的铜精矿和含有一定量铜但品位较低的中间产品——中矿。这个中矿既不能直接作为精矿出售,也不能直接丢弃,因为其中还含有一定量的铜。此时,选矿厂可以采用浮选、重选等方法对中矿进行进一步处理,回收其中的铜,提高资源的利用率。
(四)尾矿:选别后不再回收的剩余部分
尾矿的定义及处理方法
定义
尾矿是指金属或非金属矿山开采出的矿石,经过选矿厂选出有价值的精矿后产生的固体废物。尾矿中有用目标组分含量较低,在当前技术经济条件下,已不宜再进一步分选,但往往含有可作其他用途的组分,可以综合利用。
处理方法
尾矿的处理方法多种多样,旨在实现资源的最大化利用和环境保护。以下是一些主要的处理方法:
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1、尾矿再选:
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对尾矿进行矿物组成分析后,采用磁选法、重选法、浮选法以及联合工艺流程对尾矿中具有回收价值的矿物进行回收再选。 -
例如,通过浮选法从尾矿中回收金、银、铜、锌和铁等有价元素。
2、尾矿干排:
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将尾矿浓缩脱水后,制备成含水率较低的物料,然后输送至尾矿库和排土场堆存或再循环他用。 -
尾矿干排系统主要由渣浆泵、水力旋流器、高效化改造浓密机、高频高效脱水筛、厢式压滤机及矿浆输送装置等构成。 -
尾矿干排方式可以缓解尾矿库压力,减少安全隐患,降低技术系统投资和能耗,经济效益显著。
3、充填采空区:
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利用尾矿充填矿山采空区,以降低地面塌陷、地震活动、水体渗漏等地质灾害的风险,维护矿山周边环境的稳定性和安全性。 -
例如,将干尾砂与胶凝材料搅拌制成料浆,通过地表钻孔对采空区进行充填。
4、尾矿制建筑材料:
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利用尾矿中的某些成分制备建筑材料,如水泥、瓦、加气混凝土、透水砖、耐火材料、防火保温材料、玻璃、陶粒、混凝土集料等。 -
例如,用尾矿制砖,掺加一定量的石灰制成砖坯,然后送入碳化室,通入CO2碳化成砖。
5、覆土造田:
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在土壤比较充足的地区,可采用覆土造田的方法,在尾矿堆积场上压土后进行种植,扩大耕地面积。 -
这种方法适用于呈山谷形的尾矿库,但需注意防止因土层较薄而造成的粉尘二次危害。
6、生物治理:
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充分利用有机生物,在可降解固化废料选择、基质、选择种子吸收矿山尾矿中的可用物质。 -
这种方法克服了占用大量土层、受尾矿形状所限治理不便等弊端,同时在沙漠治理等方面也大有可为。 -
二、相互关系与 区别
(一)原矿经过选别成为精矿
原矿选别成精矿的过程通常包括准备作业、分选作业和产品处理作业三大阶段,具体流程如下:
一、准备作业
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破碎与筛分:
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目的:降低矿石粒度,使有用矿物与脉石矿物初步解离,为后续选别创造条件。 -
流程:原矿首先经过粗碎(如颚式破碎机)、中碎(如圆锥破碎机)和细碎(如短头圆锥破碎机),然后通过筛分机进行筛分,分成不同粒级的产物。
磨矿与分级:
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目的:进一步减小矿石粒度,使有用矿物与脉石矿物充分解离。 -
流程:筛分后的矿石进入磨矿机(如球磨机)进行磨矿,磨矿后的矿浆通过分级机(如螺旋分级机、水力旋流器)进行分级,分离出合格粒度的矿粒。
二、分选作业
分选作业是根据矿物之间的物理或化学性质差异,将有用矿物与脉石矿物分离的过程。常见的分选方法包括:
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浮选法:
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原理:利用矿物表面的物理化学性质差异,通过添加浮选药剂(如捕收剂、起泡剂),使有用矿物选择性地附着在气泡上,随之上浮到矿浆表面,从而实现分离。 -
应用:适用于处理有色金属矿(如铜、铅、锌等)及硫化矿等细粒嵌布的矿石。
磁选法:
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原理:利用矿物之间的磁性差异,在磁场中实现分离。 -
应用:适用于处理磁性矿物(如磁铁矿)与非磁性矿物的分离。
重选法:
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原理:根据矿物密度差异,在水流或气流中利用重力分选。 -
应用:适用于处理金、钨、锡等密度差异显著的矿石。
在实际选矿过程中,可能会采用单一的分选方法,也可能会采用多种方法的联合工艺流程,以提高选别效率和精矿品位。
三、产品处理作业
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精矿脱水:
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目的:降低精矿中的水分含量,便于运输和储存。 -
流程:精矿通常通过浓缩(如重力沉降)、过滤(如真空过滤、压滤)和干燥(如热风干燥)等工艺进行脱水处理。
尾矿处理:
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目的:对选别过程中产生的尾矿进行妥善处理,防止环境污染。 -
流程:尾矿通常被输送到尾矿库进行堆存,尾矿水则经过处理后循环利用。
四、总结
原矿选别成精矿的过程是一个复杂且精细的工艺流程,涉及多个作业环节和多种分选方法。通过科学设计的工艺流程和合理的设备选型,可以实现矿物资源的高效利用和环境保护。最终得到的精矿是冶炼前烧结球团的原料,其矿物化学组成、粒度及含水量均需满足冶炼厂或其他工业过程的要求。
(二)中矿是精矿和尾矿的混合物
中矿的形成主要发生在选矿过程中,是原矿经过初步选别后得到的中间产物。以下是中矿形成的详细过程及原因:
一、中矿形成的过程
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初步选别:
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在选矿过程中,原矿首先经过破碎、筛分、磨矿等准备作业,使有用矿物与脉石矿物初步解离。 -
随后,通过浮选、磁选、重选等分选方法,将原矿中的有用矿物与脉石矿物进行初步分离。
中间产物的产生:
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在分选过程中,由于矿物性质的复杂性、分选设备的局限性以及操作条件的影响,部分有用矿物可能无法完全与脉石矿物分离,或者部分脉石矿物可能夹杂在有用矿物中。 -
这些未完全分离或夹杂的矿物组合在一起,形成了中矿。
二、中矿形成的原因
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矿物性质的复杂性:
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原矿中的矿物种类多样,性质各异,部分矿物之间的物理或化学性质差异较小,难以通过单一的分选方法实现完全分离。
分选设备的局限性:
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不同的分选设备对矿物的分选效果不同,且存在一定的局限性。例如,浮选设备对细粒嵌布的矿物分选效果较好,但对粗粒矿物的分选效果可能较差。
操作条件的影响:
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分选过程中的操作条件(如磨矿细度、浮选药剂制度、磁场强度等)对分选效果有重要影响。如果操作条件不当,可能导致有用矿物与脉石矿物的分离不彻底,从而形成中矿。
三、中矿的处理与利用
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中矿处理:
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中矿通常含有一定量的有用矿物,直接丢弃会造成资源浪费。因此,需要对中矿进行进一步处理,以提高有用矿物的回收率。 -
中矿处理的方法包括返回适当作业地点进行再选、单独处理或与其他产物合并处理等。
中矿利用:
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经过处理后的中矿,可以提取出其中的有用矿物,用于冶炼或其他工业过程。 -
同时,随着技术的进步和环保意识的提高,中矿的综合利用也成为了一个重要的研究方向。例如,从中矿中提取稀有金属、制备建筑材料等。 -
(三)尾矿是选别后的废弃部分 -
尾矿的产生是选矿过程中的必然结果,以下是尾矿产生的详细过程及原因:
一、尾矿产生的过程
二、尾矿产生的原因
三、尾矿的处理与利用
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随着技术的进步和环保意识的提高,尾矿的综合利用也成为了一个重要的研究方向。 -
例如,可以从尾矿中提取稀有金属、制备建筑材料、进行土地复垦等。这些利用方式不仅可以减少尾矿的堆存量,还可以实现资源的再利用和环境的保护。 -
尾矿通常被输送到尾矿库进行堆存,以防止对环境的污染。 -
尾矿水则经过处理后循环利用,以减少水资源的浪费。 -
在选矿过程中,需要权衡精矿品位和回收率之间的关系。为了提高精矿品位,可能需要牺牲一定的回收率,从而导致尾矿量的增加。 -
同时,处理尾矿也需要一定的成本,包括尾矿库的维护、尾矿水的处理等。因此,在经济上可能并不总是可行或划算地进一步处理尾矿以提取其中的有用成分。 -
现有的选矿技术虽然不断进步,但仍存在一定的局限性。例如,某些细粒嵌布的矿物难以通过浮选等方法有效分离。 -
此外,分选设备的性能、操作条件等因素也会影响分选效果,导致尾矿的产生。 -
原矿中的矿物种类多样,性质各异。有用矿物与脉石矿物之间的物理或化学性质差异是选矿分离的基础。 -
然而,由于部分矿物之间的性质差异较小,难以通过现有的分选技术实现完全分离,导致尾矿中仍含有一定量的有用矿物。 -
经过分选后,剩余的部分主要含有脉石矿物和少量未能完全分离的有用矿物,这部分产物即为尾矿。 -
尾矿的品位通常很低,含有用成分较少,因此被视为选矿过程的废弃物。 -
在分选过程中,有用矿物被富集成为精矿,这是选矿厂的主要产品。 -
精矿通常具有较高的品位,适合用于后续的冶炼或其他工业过程。 -
原矿经过破碎、筛分、磨矿等准备作业,使有用矿物与脉石矿物初步解离。 -
随后,通过浮选、磁选、重选等分选方法,将原矿中的有用矿物与脉石矿物进行分离。
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尾矿处理:
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尾矿利用:
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矿物性质的差异:
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分选技术的局限性:
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经济考虑:
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原矿处理:
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精矿提取:
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尾矿形成:
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(四)它们在选矿过程中的作用是什么? -
在选矿过程中,原矿、中矿、精矿和尾矿各自扮演着不同的角色,对选矿流程的顺利进行和资源的有效利用起着关键作用。以下是对它们在选矿中作用的详细阐述:
1. 原矿
定义:原矿是指从矿山开采出来、未经选矿处理的矿石。
作用:
示例:铁矿石原矿经过选矿后,可得到用于炼铁的高品位铁精矿。
2. 中矿
定义:中矿是指在选矿过程中,经过初步分选后得到的中间产物,既含有一定量的有用矿物,又含有脉石。
作用:
示例:在浮选过程中,部分未完全浮选的有用矿物可能进入中矿,通过返回再选,可回收其中的有用矿物。
3. 精矿
定义:精矿是指经过选矿处理后,有用矿物被富集、品位提高的产物。
作用:
示例:铜精矿经过冶炼后,可得到纯铜,用于制造电线、电缆等。
4. 尾矿
定义:尾矿是指在选矿过程中,经过分选后剩余的、主要含有脉石和少量未能回收的有用矿物的产物。
作用:
示例:金矿尾矿中可能仍含有微量的金或其他伴生金属,可通过氰化浸出等方法进行再回收。
总结
选矿流程示意图:
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原矿是选矿的起始物料,提供了有用矿物的来源。 -
中矿是选矿过程中的中间产物,通过再处理可提高有用矿物的回收率。 -
精矿是选矿的最终产品,具有高品位和经济价值。 -
尾矿是选矿的废弃物,需妥善处理,但也可能含有可回收的有用成分。 -
废弃物处理:尾矿通常被视为选矿过程的废弃物,需妥善处理,防止环境污染。 -
资源潜力:尾矿中可能仍含有一定量的有用矿物,具有潜在的资源价值,可通过二次选矿或新技术进行再回收。 -
环境影响:尾矿的堆存和管理对环境保护至关重要,需采取措施防止尾矿库溃坝、尾矿水泄漏等事故。 -
最终产品:精矿是选矿厂的主要产品,可直接用于冶炼、化工等后续工业过程。 -
经济价值高:精矿品位高,含有用矿物含量高,具有较高的经济价值。 -
满足工业需求:精矿的质量需满足冶炼或其他工业过程的要求,如粒度、水分、杂质含量等。 -
回收有用矿物:中矿通常返回选矿流程的前端或中段,进行再选或单独处理,以提高有用矿物的回收率。 -
优化流程:通过处理中矿,可以调整选矿参数,改善分选效果,减少有用矿物的损失。 -
提高资源利用率:中矿的再处理有助于最大限度地提取原矿中的有用成分,提高资源利用率。 -
资源基础:原矿是选矿过程的起始物料,包含了有用矿物和脉石(无用矿物)的混合物。 -
提供原料:通过破碎、磨矿等预处理,原矿被加工成适合分选的粒度,为后续选别作业提供原料。 -
经济价值:原矿中蕴含有用矿物,经过选矿处理后,可提取出高品位的精矿,具有经济价值。
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原矿 → 破碎、磨矿 → 分选 → 精矿(产品)
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中矿(再处理)
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尾矿(废弃物)意义:
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资源高效利用:通过选矿,将原矿中的有用矿物富集,提高资源利用率。 -
环境保护:妥善处理尾矿,减少对环境的污染。 -
经济效益:生产高品位的精矿,满足工业需求,创造经济价值。