重力選礦法
重力選礦法
重力選礦法用來選礦時礦粒與重力分選過程有關的性質，是指反映礦粒質量性質的密度，反映礦粒幾何性質的粒度（體積）和形狀。它們均影響礦粒在介質中的運動狀況。
重力選礦簡稱重選
重選適於處理有用礦物與脈石間具有較大密度差的礦石或其他原料。它是處理粗粒、中粒和細粒(大致界限是大於25毫米、25"2毫米、2～O．1毫米)礦石的有效方法。在處理微細礦泥(小於0．1毫米)時效率不高，現代的流膜選礦設備有效回收粒級可以到20-30微米，離心選礦機可以到10微米。
重選法是處理鎢、錫、金礦石，特別是處理砂金，砂錫礦傳統的方法。在處理含稀有金屬(鈮、鉭、鈦、鋯等)的砂礦中應用也很普遍。重選也被用來分選弱磁性鐵礦石、錳礦石、鉻礦石。
近年在非金屬礦加工工業中重選也得到了發展，主要用於處理石棉、金剛石、高嶺土、磷灰石、硫鐵礦等礦石。在選別銅、鉛、鋅、銻、汞等硫化礦的浮選廠。也常採用重選法進行礦石預選。在主選流程中重選常與其他選礦工藝組成聯合流程，以提早在粗粒狀態下選出精礦或尾礦。
這樣將有利於降低生產成本並減少金屬損失。當處理某種礦石有多種方法可供選擇時，重選法總是被優先考慮。
重選要在一定的流體介質中進行，所用介質通常為水，亦有時用空氣或重介質(重液或重懸浮液)。介質在分選設備內以一定的方式運動。礦物顆粒受介質的浮力和流體動力作用而鬆散．進而達到按密度(有時按粒度)差分層。影響分層過程的礦粒性質是它的密度、粒度以及較次要的形狀諸因素。
(1)分級
(2)重介質選礦
(3)跳汰選礦
(4)搖床選礦
(5)溜槽選礦
(6)螺旋選礦
(7)離心力選礦
(8)風力選礦
(9)洗礦
分級和洗礦是按粒度分離的作業，常用在入選前礦石的準備上。其他各項工藝才是實質性的選別作業，也是本篇下面將要閘述的內容。
礦石重選難易性主要取決於礦物間的密度差，可按重選可選性準則E判斷。
重選的實質概括起來就是鬆散-分層-分離過程。置於分選設備內的散體礦石層(稱作床層)，在流體浮力、動力或其他機械力的推動下鬆散，目的是使不同密度(或粒度)顆粒發生分層轉一移，就重選來說就是要達到按密度分層。故流體的鬆散作用必須服從粒群分層這一要求。這就是重選與其他兩相流工程相區別之處。流體的鬆散方式不同，分層結果亦受影響。重選理論所研究韻問題，簡單說來就是探討鬆散與分層的關係。分層后的礦石屢在機械作用下分別排出。即實現了分選。故可認為鬆散是條件，分層是目的，而分離則是結果。前述各種重選工藝方法即是實現．這一過程的手段。它們的工作受這樣一些基本原理支配；
(1)顆粒及顆粒群的沉降理論，
(2)顆粒群按密度分層的理論，
(3)顆粒群在斜面流中的分選理論。
此外還有在迴轉流中的分選，儘管介質的運動方式不同．但滁了重力與離心力的差別外，基本的作用規律仍是相同的。
有關粒群按密度分層理論，最早是從跳汰過程入手研究的。曾提出了不少的跳汰分層學說，後來又出現一些專門的在垂直流：中分層的理論。
斜面流選礦最早是在厚水層中處理較粗粒礦石，分選的根據是顆粒沿槽運動的速度差。40年代以後斜面流選礦向流膜選礦方向發展，主要用來分選細粒和微細粒級礦石。流態有層流和紊流之分。一貫認為紊流脈動速度是鬆散床層基本作用力的觀點，在層流條件下即難以作出解釋。1954年R．A．拜格諾(Bagn0ld)提出的層間剪切斥力學說，補充了這一趣論上的空白。但同分層理論一樣，斜面流選礦要依靠現有理論做出可靠的計算仍足困難的。
儘管重選理論到今天仍未達到完善地步，但和許多工藝學科一樣，它已可為生產提供基本的指導，並可作為數理統計和相似與模擬研究的基礎。
礦粒的密度是指單位體積礦粒的質量。密度用P表示，按國際單位製為kg／m3或g／cm3。
堆積的礦粒（塊）群與同體積水的質量比叫該礦粒群（物料）的堆比重或假比重，它與比重一樣，是個無量綱的量。需注意的是，粒群是指在自然狀態下堆積，計算礦粒群堆積體積時包括礦粒間的空隙。
重力選礦在實際工作中，所處理的物料，絕大多數都不是單一的納礦物，而是幾種礦物的連生體。連生體的密度不是定值，需要時應實際測定，通常有以下三種方法：
1．重力選礦法大塊礦粒比重的測定
先將礦塊在空氣中稱量，再浸入水中稱量。然後根據阿基米德原理，按下式計算礦粒的比重。稱量可在普通天平上進行，也可用專測比重的比重天平。但應注意，試料稱量前必須預先乾燥。
2．重力選礦法粉狀礦粒比重的測定
選礦設備選礦測定粉狀物料比重的方法很多，有量筒法、比重瓶法、扭力天手法、顯微比重法以及利用磁流體技術的微密度儀等等、採用哪種方法要根據試驗精確度的要求及試樣重量的多少來決定。選礦試驗常用比重拖法。
3．重力選礦法浮沉試驗測定法
將礦粒依次放入密度不同的重液中，記下能使礦粒浮起的重振的最低密度PI和能使礦粒沉下的重液的最高密度內。礦粒的密度（比重）可按下式計算：=（ρ1+ρ2）/2
注意，用上述各種方法所測定的礦粒密度或比重，測定值與真值誤差應小於1％。
在重力選礦中，礦粒的密度或比重，可間接作為礦粒的質量指標。例如，密度低的煤炭，它的灰分一般也較低，質量相對而言就比較好。為了以示區別，本書中礦粒密度用δ表示，介質密度用ρ表示。
礦粒粒度是礦粒的幾何性質，它是指礦粒外形尺寸的大小。但是，由於礦粒多為不規則形狀，因此粒度大小的表示和測量方法有下列幾種：
1．重力選礦法直接測量法
這種方法只適用於大塊礦粒，直接測量其外形尺寸。但因礦粒形狀不規則，要用幾個尺寸才能說明它的大小，有時就很不方便。選礦工藝中多用一個尺寸來表述礦粒的大小，這個尺寸一般稱之為“直徑”，用符號d表示。顯然，對呈球形的顆粒，其粒度的大小就是球的直徑。如顆粒為立方體，則其直徑就是該立方體的邊長。對於形狀不規則的礦粒，需直接測量出它的長、寬、高三個主要尺寸，然後按需要算出它的算術平均值或幾何平均值，用其表示礦粒的直徑。
2．重力選礦法顯微鏡測量法
在顯微鏡下直接測量礦粒的長度和寬度，用其算術平均值或幾何平均值表示礦粒的粒度。孩方法適用於測量粒度從40μm到1／10μm。
3．重力選礦法篩分分析法
選礦設備測定礦粒能通過的最小篩孔尺寸與不能通過的最大篩孔尺寸，然後取其平均值，用以資示礦粒的粒度。這種方法適用於粒度大於0.04mm的物料。
這是最常用簡單的方法，實際並非如此。因為測量的結果不但受到篩孔精度的限制，而且還取決於負荷的大小及篩分時間的長短。特別是細粒物料的篩分。篩面清潔程度，篩網編織的好壞等等，均影響篩分分析的質量。
4．重力選礦法水力分析法
它是借測定礦粒的沉降速度間接度量顆粒粒度的方法。常用來代替篩分分析測定微細礦物的粒度組成及顆粒粒度。
礦粒在水中的沉降速度，不僅取決於它的粒度，而且與其密度和形狀也有關係，故周該法所求得的粒度與前述按礦粒外形尺寸測得的粒度，有完全不同的物理概念。前者可統稱為幾何粒度，後者稱為重力粒度或水力粒度。
5．重力選礦法當量直徑表示法
取與礦粒某方面性質相同的球體直徑代表礦粒直徑，稱為當量直徑。例如，礦粒是以質量或體積表現其與球體有相同作用時（如重力、浮力），即以同體積球體直徑代表礦粒的粒度大小，稱為體積當量直徑，。再如，礦粒在介質中沉降時，是以其表面積與介質相作用。於是可取與礦粒有相同表面積的球體直徑代表礦粒的粒度大小，稱作面積當量直徑，用山表示。如用在水力學參數（如雷諾數Re）計算中，則代表礦粒幾何特徵尺寸。
礦粒的面積當量直徑是很難測量的，一般在能夠測得礦粒的體積當量直徑時，加以換算而得。
密度、粒度均相同的礦粒，若形狀有別，它們在介質中的運動狀況也是不同的。分析礦粒在介質中的運動時，應考慮形狀這個因素。礦粒大多數形狀是不規則的，一般可劃為：球形、渾圓形、多角形、長方形和扁平形等幾種。這種劃分只是對形狀的描述，隨意性很大。用解析的方法來研究礦粒的運動時，形狀這個因素就需用數值反映，方可應用。
選礦設備在各種形狀的物體中，以球體的外形最為規整、其各個方向完全對稱，而且表面積又最小。因此，通常用球形作為衡量礦粒形狀的標準，礦粒的形狀，在數量上可用同體積球體的表面積與礦粒表面積的比值來表示。這個比值叫做礦粒的球形係數，符號為χ.
重力選礦法礦粒的形狀愈不規則，其表面積愈大，球形係數x就愈小。
