矿石的常见选矿提纯方法、原理及主要工艺设备

矿石的选矿提纯过程是为了从原矿中分离出有价值的矿物成分，并去除不需要的杂质。根据不同的矿石类型及其物理化学性质，选矿提纯方法可以分为多种，每种方法都有其特定的工作原理和应用设备。以下是几种常见的选矿提纯方法、它们的基本原理以及所使用的主要工艺设备：

1. 光电分选

原理：光电分选是基于矿物的外观特征（如颜色、光泽、形状）或特定物理属性（如密度等）来进行初步富集或直接获取最终产品的过程。这种方法特别适用于那些具有明显视觉差异或者物理特性的矿物。

适用矿种：石英、鹅卵石、大理石、褐铁矿、硅灰石、磷矿、铝土矿、石灰石、滑石、水镁石、菱镁石等具有明显外观特征或物理特性的矿石。

应用设备：色选机、人工智能分选机、X射线分选机等。

2. 洗矿

原理：洗矿用于处理含有大量黏土或其他细粒度杂质的矿石。通过水力冲洗或机械搅拌的方式，使矿石表面清洁并促进矿物颗粒之间的解离，从而为后续选别作业创造有利条件。

适用矿种：含有大量黏土或其他细粒度杂质的矿石，如铁矿、锰矿、铝土矿、磷矿石等

应用设备：螺旋洗矿机、振动筛、双螺旋洗矿机等。

3. 重选

原理：重选依据矿粒密度的不同，在适当的介质流中实现分层转移，以达到分离的目的。它包括跳汰选矿、摇床选矿等多种形式。对于某些非金属矿物而言，离心力也被用来增强分离效果，如高岭土与脉石颗粒的分离。

适用矿种：密度差异较大的矿石，例如钨锡矿及煤炭；某些有色金属（如铅锌）、黑色金属（如铁）、贵金属（如金）以及非金属矿（如石英砂、高岭土）。

应用设备：动筛跳汰机、摇床、小锥角旋流器组或离心机等。

4. 浮选

原理：浮选利用矿物表面润湿性的差异，添加适当的药剂后，在气-液-固三相界面系统中进行矿物分离。此法广泛应用于各种细粒物料的分选，尤其是当矿物本身硬度较低且易泥化时更为有效。

适用矿种：有色金属矿石（如铜、铅、锌、硫、钼等），黑色金属（如铁矿中的磁铁矿与赤铁矿），稀有金属（如锂辉石），非金属矿（如石墨、萤石、重晶石、滑石等）。浮选也是处理复杂共生矿的有效手段之一。

应用设备：浮选机，常用的捕收剂有煤焦油，起泡剂有松醇油或丁醚油等。

5. 磁选

原理：磁选是在磁场作用下，根据不同矿物间磁性的差别来实现分离的技术。它是去除铁质和其他磁性杂质的有效手段之一，常用于滑石、石英砂等非金属矿物的提纯。

适用矿种：含磁性矿物的矿石，如铁矿（赤铁矿、磁铁矿）、钛铁矿、铬铁矿、菱铁矿等；也可以用于去除非金属矿（如石英砂、长石、高岭土、滑石等）中的铁质杂质。

应用设备：除铁器、磁滑轮、干式筒式磁选机、永磁筒式磁选机、感应辊式磁选机、盘式磁选机、高梯度磁选机等4。

6. 电选

原理：电选依赖于矿物电性的不同，在高压电场环境中完成矿物的选择性吸附及分离。尽管该技术的应用范围相对较小，但在特定场合下仍显示出其独特的优势，例如金刚石、锆英石等稀有矿物的选别。

适用矿种：导电性能不同的矿石，如金刚石、锆英石、钛铁矿等稀有矿物。

应用设备：辊式电晕-静电复合电场电选机2。

7. 化学选矿

原理：化学选矿是指利用矿物间的化学反应特性，采用酸碱浸出、氯化焙烧等化工方法来进行矿物分离。例如，对于高纯度要求的石墨，可以通过酸浸去除其中的硅酸盐杂质；而对于难溶性的萤石，则可通过氢氟酸处理提高其纯度。

适用矿种：需要通过化学反应来分离或提纯的矿石，比如使用酸碱法处理石墨以去除硅酸盐杂质；用氢氟酸处理难溶性萤石提高其纯度；或是利用浸出技术从低品位金矿中提取黄金。

应用设备：反应釜、浸出槽等。

8. 选择性絮凝

原理：选择性絮凝是通过加入特定的高分子絮凝剂，使得目标矿物形成松散的聚集体，而其他矿物保持分散状态，进而结合重选或浮选实现矿物组分的分离。这种方法尤其适合微细粒矿物的分选。

适用矿种：微细粒矿物的分选，特别是当这些矿物之间存在显著的表面性质差异时，如在处理细粒锡矿石时采用的选择性絮凝浮选技术。

应用设备：絮凝剂添加系统、搅拌桶等。

9. 煅烧或焙烧

原理：煅烧或焙烧是利用矿物在高温下的物理化学变化特性，以改变矿物结构或除去挥发性成分。例如，高岭土经过煅烧可脱除结构水生成偏高岭石；而石墨则可以通过高温焙烧去除低熔点杂质，得到更高品位的产品。

适用矿种：高温下会发生物理化学变化从而便于后续加工的矿石，如高岭土经过煅烧可脱除结构水生成偏高岭石；石墨可通过高温焙烧去除低熔点杂质获得更高品位的产品；此外还包括铝土矿、菱镁矿等。

应用设备：回转窑、竖炉、隧道窑等。

综上所述，针对具体的矿石类型和需求，选择合适的选矿提纯方法至关重要。同时，随着科技进步，新的技术和设备不断涌现，提高了选矿效率的同时也降低了成本，促进了资源的有效利用。这些方法和技术不仅限于金属矿石，同样适用于非金属矿石的加工处理。