15-精礦、尾礦處理上

1、精礦、尾礦處理2010年11月1內(nèi)容提要一、精礦脫水二、尾礦處理2一、精礦脫水1、固體物料中水分的性質(zhì)精礦產(chǎn)品所含水分有五類重力水分毛細(xì)水分薄膜水分吸濕水分化合水分強(qiáng)結(jié)合水弱結(jié)合水吸附水分吸收水分3 圖 精礦含水的種類 1 毛細(xì)水， 2吸濕水， 3 重力水， 4 薄膜水41.1重力水分固體顆粒之間空隙中那部分在重力作用下可以自由流動(dòng)的水分，就叫做重力水分。它是物料中最容易脫去的水分。51.2毛細(xì)管水分松散物料的顆粒與顆粒之間有許多孔隙，孔隙較小時(shí)可發(fā)生產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象。水分子保留在這些孔隙中和孔隙度有關(guān)，孔隙度越大可育保留的水分越多。圖 孔隙水分示意圖6式中： h為水柱高度， m ; r 為毛細(xì)

2、管半徑， m ； 為水的表面張力， N / m ; 為物料的平衡接觸角； 為水的密度， kg m3； g 為重力加速度， m / s2 。 7物料毛細(xì)管中水柱的高度，除與水的性質(zhì)有關(guān)以外，還與物料和毛細(xì)管的直徑有關(guān)。毛細(xì)管直徑越小，水柱高度越大；此外，親水性的物料接觸角較小、，其毛細(xì)管中水中高度增大，因而其毛細(xì)管水分的含量增加。毛細(xì)管水分根據(jù)所采用的脫水方法和毛細(xì)管直徑的大小，只可脫除一部分而不能全部脫除。81.3薄膜水分或稱為結(jié)合水分。在固體物料和液相水接觸時(shí)，在兩相的接觸面上，由于其物理化學(xué)性質(zhì)與固體內(nèi)部不同，位于固體或液體表面的分子具有表面自由能，將吸引相鄰相中的分子，在固體表面形成水化

3、膜。結(jié)合水分又可細(xì)分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水。9 強(qiáng)結(jié)合水。強(qiáng)結(jié)合水又稱吸附結(jié)合水，指緊靠顆粒表面與表面直接水化的水分子和稍遠(yuǎn)離顆粒表面由于偶極分子相互作用而定向排列的水分子。前者由于靜電力和氫鍵力的作用，水分子可牢固地吸附于顆粒表面，此種水具有高翻度和抗剪切強(qiáng)度，很少受溫度的影響；后者與顆粒表面結(jié)合較弱，但仍有較高的豁度和抗剪切強(qiáng)度。 弱結(jié)合水。弱結(jié)合水指與顆粒表面結(jié)合較弱的這部分結(jié)合水，在溫度、壓力出現(xiàn)變化時(shí)偶極分子之間的連接破壞，使水分子離開顆粒表面而在距其稍遠(yuǎn)部位形成的一層水。它具有氫鍵連接的特點(diǎn)，但水分子無定向排列現(xiàn)象。10通常，進(jìn)入雙電層緊密層的水分子為強(qiáng)結(jié)合水，在雙電層擴(kuò)散層上的水分

4、子為弱結(jié)合水。結(jié)合水與固體結(jié)合緊密，不能用機(jī)械方法脫除，而應(yīng)用干燥法只能去除一部分，當(dāng)物料與濕度大的空氣接觸時(shí)那部分水分又會(huì)被吸收回來。111.4吸濕水分由于固體顆粒表面的吸附作用，把水分子吸附在它的表面上，并通過滲透作用而達(dá)到固體顆粒的內(nèi)部。附著在顆粒表面的水分叫吸附水分；滲透到顆粒內(nèi)部的水分叫吸收水分，二者合稱吸濕水分。即使用熱力干燥的方法也不能把百全部除盡。121.5化合水分化合水分是水分和物質(zhì)按固定的質(zhì)量比率直接化合而成為新物質(zhì)的一個(gè)組成部分。它們之間結(jié)合牢固，只有在加熱到物質(zhì)晶體被破壞的溫度才能使化合水分釋放出來。132脫水方法和脫水流程固液分離（ solid - - liquid

5、separation , or dewatering ）是指從懸浮液中分離出固相和液相物料。固液分離能實(shí)現(xiàn)以下目的：回收有用固體（廢棄液體）；回收液體（廢棄固體）；回收固體和液體；分級與脫泥。142.1脫水方法固液分離按其工作原理可分為三類： ( 1 ）機(jī)械分離法。機(jī)械分離法是利用機(jī)械力（重力、壓力等）使水分與固體物料分離的方法，如沉淀濃縮（ thickening ）、過濾（ filtration ）、重力脫水和離心力脫水等。 ( 2 ）加熱法。加熱法是利用熱能使水汽化而與固體物料分離的方法，如干燥。 ( 3 ）物理化學(xué)分離法。物理化學(xué)分離法是利用吸水性化學(xué)品，如石灰、無水氧化鈣等吸收固體物料

6、的水分。15脫水的順序是先易后難，由表及里。對于重力水分可采用沉淀濃縮、自然泄水或自過濾的方法。也就是利用固體顆?；蛩直旧淼闹亓砻撍?。對毛細(xì)水分采用強(qiáng)迫過濾的方法，就是利用壓力差或離心力使水分從固體顆粒中分離出來。至于薄膜水分和吸濕水分則只能采用熱力干燥的方法。162.2 脫水流程根據(jù)物料所含水分的性質(zhì)，目前在選礦廠中，常用兩段和三段脫水流程，一段脫水流程應(yīng)用較少。如果對精礦產(chǎn)品水分限制不嚴(yán)或精礦脫水性能較好的，采用濃縮、過濾兩段脫水流程比較簡單經(jīng)濟(jì)。對于細(xì)粒精礦產(chǎn)品或精礦產(chǎn)品水分限制較嚴(yán)的，則采用濃縮、過濾和千燥三段脫水流程。但干燥脫水作業(yè)費(fèi)用較高，而且精礦損失大。北方的一些選廠在夏季時(shí)

7、采用兩段脫水，到冬季（結(jié)冰期）才采用三段脫水。一般，濃縮產(chǎn)品的濃度約為 40 60 % ；過濾后濾餅的水分在 15 20 % ，個(gè)別容易過濾的物料可能低于 10 % ；干燥產(chǎn)品的水分在 10 以下。173固相物料的性質(zhì)對固液分離的影響( 1 ）孔隙度?？紫抖却髸r(shí)存在水分多，毛細(xì)管作用弱而水分易脫除；孔隙度小時(shí)存在水分少，但毛細(xì)管作用強(qiáng)水分不易脫除。 ( 2 ）比表面積。它是指單位質(zhì)量物料所具有的總表面積。比表面積越大，吸附的水分越多且不易脫除。 ( 3 ）密度。同樣質(zhì)量的物質(zhì)，密度大的其體積越小，比表面積越小，吸附的水分也少，一般選煤廠產(chǎn)品水分常比選礦廠產(chǎn)品水分高，正是這個(gè)道理。 ( 4 ）潤

8、濕性。潤濕性差的疏水礦物，含水量少且易脫除；而親水礦物的含水量較疏水礦物多且脫水較困難。 ( 5 ）細(xì)泥含量。泥質(zhì)屬親水礦物，一方面它充填于物料間隙而使毛細(xì)管作用增強(qiáng)，另一方面它附著在礦粒表面而使物料水分增高，這兩種情況的水均不容易脫除。 ( 6 ）粒度組成。物料的粒度組成越小，其比表面積越大，吸附的水分多且不易脫除；物料的粒度組成均勻時(shí)，顆粒間空隙較大，容納的水分多但卻易脫除；若粒度組成不均勻，細(xì)顆粒充填在粗粒的孔隙中而使顆粒孔隙微小，毛細(xì)管作用增強(qiáng)，其水分難于分離。184沉淀、濃縮4.1沉淀濃縮的墓本原理礦槳中的固體顆粒，在重力作用下向容器底部沉淀，清水則被擠向上方，使較稀的礦漿分出澄清液

9、和濃礦槳的過程，稱為沉錠濃縮。19 圖 礦漿沉淀過程示意A澄清區(qū)，B沉降區(qū)，C過渡區(qū)， D 壓縮區(qū)20圖 沉降沉積曲線21圖 沉降曲線22圖 濃度對沉降的影響23圖為煤泥水的典型沉降曲線，該圖所表示的濃度對沉降過程的影響與上圖 是一致的。 圖 沉降曲線 1.煤泥水濃度,25g / L ; 2 .煤泥水濃度, 10g/ L ; 3 .煤泥水濃度, 50g / L24 圖 礦漿在濃縮機(jī)中的沉淀過程A澄清區(qū)， B 沉降區(qū)， C 過渡區(qū)， D 壓縮區(qū)，E耙子區(qū)255過濾過濾是指礦漿在多孔的過濾介質(zhì)（如濾布）上進(jìn)行固相與液相分離的過程。過濾的任務(wù)就是要脫去物料中大部分毛細(xì)水分。所以必須借助于一定的外力作

10、用。26在推動(dòng)力的作用下，迫使含有固體顆粒的流體通過多孔介質(zhì)，而固體顆粒則被截留在介質(zhì)上，從而達(dá)到流體與固體分離的目的。所以，過濾過程的物理實(shí)質(zhì)是流體通過多孔介質(zhì)和顆粒床層的流動(dòng)過程，因此流體通過均勻的、不可壓縮的顆粒床層的流動(dòng)規(guī)律是研究過濾過程的基礎(chǔ)。27 圖 過濾方法示意 1 濾漿（礦漿） , 2 濾餅， 3 過濾介質(zhì)（濾布） , 4 濾液28過濾過程所用的基本構(gòu)件是具有微細(xì)孔道的過濾介質(zhì)。要分離的混合物置于過濾介質(zhì)一側(cè)，在流動(dòng)推動(dòng)力的作用下，流體通過過濾介質(zhì)的孔道流到介質(zhì)的另一側(cè)，而顆粒被介質(zhì)截留，從而實(shí)現(xiàn)了流體與顆粒的分離。在工業(yè)上過濾應(yīng)用非常廣泛，它既用于分離連續(xù)相為液體的非均相混合

11、物，也可用于分離連續(xù)相為氣體的非均相混合物；既可以分離較粗的顆粒，也可以分離比較細(xì)的顆粒，甚至可分離細(xì)菌、病毒、高分子。29圖 過濾過程 圖 過濾操作示意圖30促使流體流動(dòng)的推動(dòng)力可以是重力、壓力差或離心力。由于流體所受的重力較小，所以一般只能用于過濾阻力較小的場合。而壓力差可根據(jù)需要定，因此應(yīng)用十分廣泛。31過濾介質(zhì)是一種多孔性物質(zhì)。選礦廠常用濾布作過濾介質(zhì)。過濾介質(zhì)上的小孔稱為濾孔。濾孔的大小可以大于固體顆粒直徑好幾倍。由于固體顆粒在濾孔上面能形成一種拱狀結(jié)構(gòu)，如圖 所示，所以固體顆粒不會(huì)從濾孔中穿透過去，而水則能順利地流過去。過濾剛開始時(shí)，濾液有點(diǎn)渾蝕，但稍后，當(dāng)濾孔上逐漸形成拱狀結(jié)構(gòu)時(shí)

12、，濾液就變清潔。32圖 拱狀結(jié)構(gòu)示意1 固體顆粒， 2 薄孔， 3 過濾介質(zhì)33一般情況下過濾介質(zhì)應(yīng)具備下列條件： 多孔性，提供的合適孔道既使液體通過又對流體的阻力小，又能截住要分離的顆粒； 具有化學(xué)穩(wěn)定性，如耐腐蝕性、耐熱性等； 足夠的機(jī)械強(qiáng)度，使用壽命長，因?yàn)檫^濾要承受一定的壓力，且操作中拆裝、移動(dòng)頻繁。34工業(yè)上常用的過濾介質(zhì)主要有：（1 ）織物介質(zhì)，又稱濾布。（ 2 ）堆積介質(zhì)（3 ）多孔固體介質(zhì)（4）多孔膜356 干燥干燥是指含有水分或其他溶劑的濕物料，受熱之后使其中的水分或其他溶劑氣化，除去濕分的過程。干燥過程不同于濃縮、過濾等機(jī)械脫液的分離過程，它是一個(gè)傳熱傳質(zhì)的過程，可較為徹底地去除物料表面甚至內(nèi)部的濕分。由于干燥過程中，濕分發(fā)生相變，所以與機(jī)械去濕相比，其能耗較大，費(fèi)用較高。由于干燥過程費(fèi)用高，故只有對精礦水分有特殊要求的產(chǎn)品方考慮干燥。36干燥時(shí)，物料的加熱方法有直接加熱法和間接加熱法。直接加熱是加熱的氣體既作載熱體又作干燥介質(zhì)。加熱氣體與干燥物料直接接觸時(shí)，既向物料傳熱，又帶走從物料中蒸發(fā)出來的蒸汽。間接