金属矿选矿奥秘
（一）金属矿选矿的定义和作用
1. 选矿的定义
选矿最早英文解释为 Ore Dressing 或 concentration，意为矿砂富集。随后延伸为矿物处理，英文为 Mining process。选矿是利用矿物的物理或物理化学性质的差异，借助不同的方法，将有用矿物同无用的矿物分离，把彼此共生的有用矿物尽可能地分离并富集成单独的精矿，排除对冶炼和其他加工过程有害的杂质，提高选矿产品质量，以便充分、合理、经济地利用矿产资源。
矿物是在地壳中由于自然的物理化学作用或生物作用，所产生的自然元素和自然化合物，如金、银、铜自然元素和黄铁矿、黄铜矿、方铅矿等自然化合物。这些元素和化合物都具有各自的物理性质，如粒度、形状、颜色、光泽、密度、摩擦系数、磁性、电性、放射性、表面润泽性等。这些不同的性质为不同的选矿方法提供了依据。
2. 选矿的作用和地位
自然界蕴藏着极为丰富的矿产资源，但是，除少数富矿外，一般含量都较低，例如，很多铁矿石含铁只有 20% ～ 30%；铜矿石含铜小于 0.5%；铅锌矿石中铅锌的含量不到 5%；铍矿石氧化铍含量 0.05% ～ 0.1%；这样的矿石直接冶炼，极不经济。一般冶金对矿石的含量有一定的要求。如铁矿石中铁的含量最低不得低于 45%；铜矿石中铜的含量最低不得低于 12%；铅矿石含铅不得小于 40%；锌矿石含锌不得小于 40%；氧化铍含量不小于 8%。对于采出的矿石在冶炼之前，必须经过选矿工艺，将主要金属矿物的含量富集几倍、几十倍乃至几百倍才能满足冶炼工艺的要求。
通过选矿手段为冶炼提供“精料”，减少冶炼的物料量，大大提高冶炼的技术经济指标。在选矿过程中大量的废石被排除，减少了炉渣量，一方面减低了能耗和运输成本，同时也相应地减少了炉渣中的金属损失，大大提高了冶炼的回收率。例如，某冶炼厂将铜精矿含量提高1%，每年可多生产粗铜 3135 吨。某钢铁公司将铁精矿含量提高 1%，高炉产量提高 3%，节约石灰石 4% ～ 5%，减少炉渣量 1.8% ～ 2%。目前，我国要求入炉炼铁磁铁矿含量在 65% 以上，如果铁精矿含量达到 68% 以上，可以采用直接炼钢工艺，大大简化冶炼流程。
通过选矿工艺可以减少冶炼原料中有害元素的危害，变害为利，综合回收金属资源。自然界中的矿石往往含有多种有用成分，例如，铜、铅、锌等有色金属往往共生或伴生于同一矿床中；铁既有单一的铁矿石，也有铁－铜、铁－硫、钒钛铁等共生矿石。冶炼过程中对原料中某些共生或伴生元素，常视为有害杂质。例如，炼铜的原料中含铅、锌都是有害杂质。炼铁原料中含硫、磷和其他有色金属都是有害杂质。但将这些杂质提前通过选矿工艺使之分离分别富集后，分别冶炼，变害为利。
选矿也作为冶炼工艺中的一个中间过程，用以提高选矿、冶炼两个过程的总的经济效益。例如，我国金川有色金属公司冶炼厂现有的生产流程是将铜－镍混合精矿用电炉熔炼、转炉吹炼，产出高冰镍，经过缓冷后，再破碎磨矿，用浮选法获得铜精矿和镍精矿，用磁选法得到合金。此后分别进入各自的冶炼系统提取金属铜、镍和贵金属。
选矿是冶金、化工、建材等工业部门必不可少的极其重要的一环。选矿技术的发展，大大地扩大了工业原料基地，从而使那些以前因为含量太低或成分复杂而不能在工业上应用的矿床变为有用矿床。
近 20 多年来，随着科学技术和经济建设的迅猛发展，对矿产资源的需求量与日俱增，矿产资源开采量翻番，周期愈来愈短，易采易选的单一富矿愈来愈少，嵌布粒度细、含量低的难选复合矿的开采量愈来愈大，对矿产品加工过程中的环保要求越来越高，这些都需要通过选矿方法来解决。
（二）选矿方法
目前常用的选矿方法主要是重选、浮选、磁选和化学选矿，除此而外还有电选、手选、摩擦选矿、光电选矿、放射性选矿等。
重力选矿法（简称重选法），是根据矿物密度的不同及其在介质（水、空气、重介质等）中具有不同的沉降速度进行分选的方法，它是最古老的选矿方法之一。这种方法广泛地用来选别煤炭和含有铂、金、钨、锡和其他重矿物的矿石。此外，铁矿石、锰矿石、稀有金属矿、非金属矿石和部分有色金属矿石也采用重选法进行选别。
磁选法，是根据矿物磁性的不同进行分选的方法。它主要用于选别铁、锰等黑色金属矿石和稀有金属矿石。
浮游选矿法（简称浮选法），是根据矿物表面的润泽性的不同选别矿物的方法。目前浮选法应用最广，特别是细粒浸染的矿石用浮选处理效果显著。对于复杂多金属矿石的选别，浮选是一种最有效的方法。目前绝大多数矿石可用以浮选处理。
化学选矿法，基于矿物和矿物组分的化学性质的差异，利用化学方法改变矿物组成，然后用相应方法使目的组分富集的矿物加工工艺。目前对氧化矿石的处理效果非常明显，也是处理和综合利用某些贫、细、杂等难选矿物原料的有效方法之一。
电选法是根据矿物电性的不同来进行选别的方法。
手选法是根据矿物颜色和光泽的不同来进行选别的方法。
摩擦选矿是利用矿物摩擦系数的不同对矿物进行分选的方法。
光电选矿是利用矿物反射光的强度不同对矿物进行选别的方法。
放射性选矿是利用矿物天然放射性和人工放射性对矿物进行选别的方法。
（三）选矿过程
选矿是一个连续的生产过程，由一系列连续的作业组成，表示矿石连续加工的工艺过程为选矿流程（图 6-7-1）。
矿石的选矿处理过程是在选矿厂里完成的。不论选矿厂的规模大小（小型选矿厂日处理矿石几十吨，大型选矿厂日处理矿石量高达数万吨以上），但无论工艺和设备如何复杂，一般都包括以下三个最基本的过程。
选别前的准备作业：一般矿石从采矿场采出的矿石粒度都较大，必须经过破碎和筛分、磨矿和分级，使有用矿物与脉石矿物、有用矿物和无用矿物相互分开，达到单体分离，为分选作业做准备。
选别作业：这是选矿过程的关键作业（或称主要作业）。它根据矿物的不同性质，采用不同的选矿方法，如浮选法、重选法、磁选法等。
产品处理作业：主要包括精矿脱水和尾矿处理。精矿脱水通常由浓缩、过滤、干燥三个阶段。尾矿处理通常包括尾矿的储存和尾水的处理。
有的选矿厂根据矿石性质和分选的需要，在选别作业前设有洗矿，预先抛废（即在较粗的粒度下预先排出部分废石）以及物理、化学与处理等作业，如赤铁矿的磁化焙烧等作业。
（四）选矿技术在新疆矿山的应用
新疆应用选矿技术可追溯到古代，新疆远在 300 年前，就在阿勒泰地区的各个沟内利用金的比重大的特点，从砂金矿中淘洗黄金，这就是重选的原始雏形。但在新中国成立之前，新疆没有一处正规的选矿厂，全部都是采用人工方式手选和手淘，生产效率极其低下，只能处理比重差异大的砂金矿和根据颜色手选出黑钨矿石。新中国成立后，新疆选矿技术有了长足的发展，磁选技术应用于铁矿山，建成年处理量 80 万吨的磁选矿厂，为钢铁企业源源不断地提供高品质的铁精粉。浮选应用于铅锌矿、铜矿、金矿山，先后建成康苏铅锌浮选厂、喀拉通克铜镍浮选厂、哈图金浮选厂，促进了新疆有色工业的发展。重选、浮选、磁选联合应用于新疆北部阿勒泰地区的稀有金属矿山，为我国的早期国防建设提供所需的锂、铍、钽、铌等稀有金属资源。以下是目前新疆有代表性的选矿厂。
1. 康苏铅锌矿浮选选矿
康苏选矿厂是新疆第一座机械化浮选厂，1952 年开始建设，设计生产规模为 250 吨 / 天，1954 年投产。该厂是由前苏联专家参与指导设计，前期主要处理喀什地区沙里塔什的方铅矿和闪锌矿，1961 年开始处理乌拉根氧化铅锌矿。康苏选厂最初投产时是采用苏联专家设计的流程和药剂制度进行浮选，流程采用氰化物与硫酸锌作闪锌矿的抑制剂，以苏打作 pH 值的调整剂，并添加了少量的硫化钠，先将铅矿优先选出后，再将锌矿物选出。该流程没有取得较好的经济指标，大部分锌矿被选入铅矿中。后经过我国工程技术人员和苏联专家的共同努力，通过几次技术改造，在流程结构、技术参数和生产管理方面进行了革新和改进。将部分德国式的浮选机改成苏式米哈诺贝尔 5A 型充气量大的浮选机，使用水力旋流器代替螺旋分级机，加强了中矿再磨循环，增加了锌浮选时间，降低了锌浮选矿浆碱度，合理控制破碎粒度和钢球装入量，严格贯彻技术操作规程和技术监督等。使各项指标得到稳步提升。铅回收率由 71% 提高到 90%，锌回收率由 13% 提高到 41%。其选矿过程见浮选工艺流程图（图 6-7-2）。
2. 新疆八一钢铁厂磁铁矿浮磁选选矿
新疆八一钢铁选矿厂与 1989 年建成投产，设计处理能力 80 万吨 / 年，主要处理高硫磁铁矿。矿石由矿山采出后，运输到选矿厂，经两段破碎一段磨矿后，矿浆进入浮－磁车间。选出的硫精矿销售给新疆境内的一些化工厂和化肥厂，铁精矿供球团和烧结使用。尾矿浓缩后，用水隔泵输送至尾矿库，晾干后，一部分尾矿成为八钢西域水泥厂铁质校正原料。新疆八一钢铁厂简易浮磁选流程图（图 6-7-3）。
3. 喀拉通克铜镍矿浮选选矿
喀拉通克铜镍矿是新疆目前最大的铜镍生产基地，矿山一期为采冶工程，采出的特富矿块直接进入鼓风炉熔炼成低冰镍，经过几年的生产特富矿逐渐减少。为充分利用矿产资源，在二期改造中增加了优先选铜－铜镍混合浮选流程，日处理原矿 900 吨。
原矿直接从采场经竖井提升到地面，通过窄轨输送到原矿仓，原矿仓的矿石经群式给矿机由带式输送机送至中间矿仓。经重型板式给矿机、带式输送机，送至自磨机进行一段磨矿，自磨机排矿给入与格子型球磨机闭路的高堰式双螺旋分级机，进行二段磨矿。分级机溢流经砂泵扬送至水力旋流器组，沉砂进入溢流型球磨机，进行三段磨矿。三段磨矿排矿与第一段分级机溢流合并，经砂泵扬送至水力旋流器组，旋流器溢流，自流至浮选厂房的搅拌槽内，加药后进入浮选作业。浮选采用一次铜粗选、一次铜精选、一次铜镍混合浮选、一次铜镍扫选、三次铜镍精选后，产出铜精矿、铜镍混合精矿及尾矿，分别送至脱水厂房。铜精矿、铜镍混合精矿经过脱水后分别送入铜精矿库和冶炼厂原料库。浮选尾矿经高效浓密机脱水后，用泵杨送至采矿场充填站，作为充填原料。喀拉通克铜镍矿简易选矿工艺流程图（图 6-7-4）。
4. 哈图金矿黄金混汞－浮选选矿
哈图矿区是新疆历史上有名的岩金产地，早在乾隆年间便开始开采，主要采用的是土法重选法，将采出的矿石用石碾盘碾碎，通过淘洗的方式回收比重大的金粒。大量的细粒金无法回收，致使许多淘金者亏损严重。
1983 年通过实验研究，采用“混汞—浮选—部分焙烧—氰化”原则流程，哈图金矿建成了新疆第一座现代化的黄金生产矿山，日处理原矿 100 吨。1986 年通过改进破碎工艺，新增 100吨 / 天的浮选系列，使产能达到 200 吨 / 天。哈图金矿混汞浮选工艺流程图（图 6-7-5）。
原矿由采厂通过汽车运到原矿仓，原矿经颚式破碎机进行一段破碎。然后经皮带运输机运到圆锥破碎机，进行二段破碎，破碎产物由圆振筛筛分后，筛下矿物由皮带运输机运送至粉矿仓，筛上矿物返回圆锥破碎机再破。粉矿仓经给矿机和皮带运输机送至格子型球磨机磨矿，磨矿排矿自流通过镀银铜板（俗称汞板）进行混汞作业，通过汞板表面粘附的汞吸附单体解理的金形成汞齐，通过冶炼回收部分黄金。矿浆经过汞板后，用高堰式螺旋分级机，溢流进入浮选工序，返砂进入球磨机再磨。浮选工序采用一次粗选、二次精选、一次扫选流程选的浮选精矿。浮选精矿脱水经过焙烧和进行冶炼后得到金锭。
5. 可可托海稀有金属矿重、磁、电、浮联合选矿
可可托海以稀有金属储量大，品种多而闻名中外，铍、锂、钽、铌、铷、铯、锆、铪等稀有元素在许多矿带中均有不同程度的分布，因而造成选矿上的复杂性和难度。经过众多科技人员 10 年的反复实验研究，从手工选矿到单一矿物选矿，发展到最后的重磁浮联合选矿流程，分选出锂精矿、铍精矿、钽铌精矿，突破了这一世界性的难题，促进了选矿技术的发展。
1953 年，为回收绿柱石和钽铌矿在 3 号矿脉小露天采场东北角兴建了一座简易的 30 多米长的手选室，改善了手选的工作环境，提高了手选效率。另外，在 3 号矿脉尾矿堆附近兴建了一座 20 吨 / 天的钽铌重选厂，采用对滚一段破碎、跳汰、摇床、溜槽进行重选，回收钽铌矿。1957 ～ 1958 年，将手选筛下的尾矿，用方螺旋溜槽进行富集，每年产出的氧化锂精矿接近万吨。
1963 年，经过科研院所近 8 年的选矿试验研究，国家计委批准兴建 750 吨 / 天的选矿厂（“87 － 66”机选厂），综合回收氧化锂精矿和钽铌精矿。选厂工艺流程简图（图 6-7-6）。根据可可托海矿伟晶岩体分带开采的特点，选厂采用三个系统分别对三种类型的矿石（铍矿石、锂矿石、钽铌矿石）进行选别。采用联合选矿工艺综合回收矿石中的锂铍钽铌矿物。先利用重力－磁法－电磁法选矿，从原矿含量只有 0.01% ～ 0.02%（Ta、Nb）203 的原矿中选50% 以上的（Ta、Nb）203 钽铌精矿，然后再用碱法锂铍优先浮选，先优浮选锂再选铍。
可可托海选厂选矿工艺的不断改进，使我国花岗伟晶岩类型矿石钽铌、锂、铍选矿工艺水平进入世界先进行列。
6. 选矿技术的发展方向
在美国、日本、德国等国家对选矿技术的发展非常重视，选矿技术的不断进步和创新，促进了这些国家矿产资源的开发和综合利用沿着可持续发展前进。在矿物破碎方面，美国开发了超细破碎机和高压对滚机，降低球磨机入料粒度，节约了能耗。同时在不断研究外加电场、激光、微波、超声、高频振荡、等离子处理矿石对粉碎和分选的影响。在矿物分选方面，已经或正在研究“多种力场”联合作用的分选设备，并不断将高技术引入选矿工程领域，诸如将超导技术引入磁选，将电化学及控制技术引入浮选等。在选矿工艺管理方面，将工艺控制过程自动化，并将“专家控制系统”与“最优适时控制”相结合，以达到根据矿石性质调整控制参数，使选矿生产工艺流程全过程保持最优状态。
随着我国国民经济的快速发展，对矿产品的需求不断增长，选矿工程技术面临着资源、能源、环保的严峻挑战和发展机遇。以下领域的技术创新将是今后选矿的发展方向：
一是研究开发高效预选设备、高效节能新型破磨与分选设备，以及固液分离新技术与装备，大幅降低矿石粉碎固液分离过程的能耗。
二是研究各种能场的预处理对矿物粉碎和分选行为的影响，开发利用各种能场的预处理新技术，以提高粉碎效率和分选精度。
三是开发高效分选设备、高效无毒的新药剂，重点研究复合力场分选新设备、多种成分协同作用的新药剂以及处理贫、细、杂难选矿石的综合分选新技术。
四是在矿石综合利用研究中，开发无废清洁生产工艺，加强尾矿中矿物的分离、提纯、超细、改性的研究，使其成为市场需要的产品，为矿物物料工业向矿物材料工业转化提供新技术。
五是大力将高新技术引进矿物工程领域，重点开展矿物生物工程技术、电化学调控和电化学控制浮选技术、过程自动寻优技术，以及高技术改造传统产业的新技术研究。
六是加强基础理论与选矿技术相结合的新型边缘科学研究，促进新一代矿物分选理论体系的形成，并派生出新兴的矿物分选和提纯技术。
重介质选矿的应用条件是必须使要分选的矿粒有合适的粒度下限和粒度上限。
因为粒度很小的矿粒特别是矿粒密度接近于重介质密度时，矿粒沉降速度很小，因而分离过程很慢，分选效率将大大降低。所以，在工业生产上，为了绿证矿粒分离有较快的速度和较高的精确性，粒度下限是有一定限制的，即粒度不能太小。因此，在应用重介质选分前，常常筛去细粒部分。目前金属矿在利用重介质选矿时粒度下限一般为2～3mm，如果采用重介质旋流器时，粒度下限可降低0.5mm。
入选粒度上限，主要根据设备条件和矿石的浸染特性而定。对金属矿选矿来说，一般是70～100mm。目前常用重介质选矿来处理粗粒嵌布或集合体嵌布的矿石。
用重介质选矿可以除去大量单体脉石，使进入下一工序的矿石量大大减少，从而可以提高选矿厂生产能力，节省选矿费用。由于重介质选矿有这样的优点，故此种选矿方法在金属矿选矿厂常用来作为一种预先选别作业。
原矿硬度、破碎粒度大小、格筛筛孔、给矿量大小、球蘑机型号、钢球数量、钢球大小比例、球磨机衬板磨损、球磨机转速、分级机转速、分级机主轴提升高度、分级机叶片磨损、分级机溢流堰高低、分级机下开口高低、分级机下开口大小、分机机上开口高低、分级机上开口大小、返砂处水流大小、球磨机给水大小、球磨机排矿口处冲水大小等都会影响出料粒度。注意到这些问题，到达要求是很容易的。
田钧
（苏州中材非金属矿工业设计研究院，江苏 苏州 215004）
摘要 在金刚石原生矿选矿过程中，要保持产品的最高经济价值，必须最大限度地保护金刚石晶体的完整。为此，在建设金刚石原生矿矿山之前，首先要通过大规模的试验，测定金刚石的解离系数，再根据解离系数确定入选粒度和中矿破碎的段数、破碎比。现用的金刚石选别工艺和设备完全可以保证选矿的高回收率，不会对金刚石晶体造成破损。因此，保护金刚石晶体要靠解离过程解决，根据正确的解离系数来确定破碎比和选择相应的破碎设备，是保护金刚石晶体的重要途径。在选择破碎设备时，必须考虑金刚石虽硬但质脆易碎的特性。
关键词 金刚石；保护晶体；解离系数；原生破碎与次生破碎。
作者简介：田钧，男，教授级高级工程师，长期从事金刚石矿物加工技术的研究和设计工作。电话：0512 68265454。
与有色金属、黑色金属、煤炭等矿物的选矿提纯不同，不少非金属矿的选矿，除提高产品回收率和产品纯度外，还必须尽可能地保护矿物结构的原始状态即保护其晶体的完整。这是由非金属矿物的物理化学特性和用途所决定的，如石棉，利用的主要是它的耐火特性和纤维长度，对其产品按其长度进行分级，长纤维石棉可用于纺织、制作防护服等，售价高；而短纤维只能作石棉水泥制品、沥青充填物、用于铺路等，其价格就便宜多了。又如石墨，其精矿是按含碳量和鳞片大小来分级的，大鳞片石墨可用于制造冶金用的坩埚、石墨纸、密封垫片、电极等，而小鳞片和隐晶质石墨只能用于铸造业，大小鳞片石墨精矿的价格也相差悬殊。再如云母，最大的特类工业云母片比最小的Ⅳ类价格要高得多。还有水晶、冰洲石各类宝石等对其晶体保护更显突出。因此保护晶体是对一些非金属矿选矿的特殊要求。
保护晶体在金刚石原生矿选矿过程中尤显突出。金刚石是自然界中非常稀少的一种矿物，是碳的结晶体，属等轴晶系，六八面体对称型。金刚石的折光率很高，其新鲜解理面或人工琢磨面具有闪耀夺目的金刚石光泽，因此是宝石中的极品，其价值也是黄金、铂无法相比的。这也说明保护金刚石晶体的重要性。由纯碳结晶的金刚石是无色透明的，但一般都含有某些杂质，呈玫瑰、蓝、黄、绿、黑、紫等颜色。晶体外形完整，无色或色彩鲜艳，透明度高，无裂隙和杂质，都是宝石级的金刚石，晶体愈大价值愈高。不够宝石级的金刚石可利用其特殊硬度、抗磨性制作拉丝模、切削刀具、硬度计压头、玻璃刀、刻线笔、砂轮刀、地质钻头、锯片、砂轮、磨料等。
金刚石分为Ⅰ型和Ⅱ型两种。Ⅰ型是普通金刚石，Ⅱ型又分为Ⅱa型和Ⅱb型。Ⅱa型为热超导金刚石，Ⅱb型为半导体金刚石。Ⅱ型金刚石主要用于空间技术、电子工业和国防尖端工业。
无论是作首饰用的宝石级金刚石还是各种工业用金刚石，除用作磨料的碎钻外，都必须具有一定的完整晶体和棱角。金刚石虽然是世界上最硬的矿物，但它质脆，在冲击力作用下很容易被打碎，因此在金刚石原生矿选矿过程中保护金刚石晶体是首要的要求，只有最大限度地保护金刚石晶体，才可使企业取得最大的经济效益。较好的宝石级金刚石的价格为几万美元1 ct，若晶体被破碎，成为碎钻，只能作磨料，其价格每克拉只有几美元。这就充分说明了保护金刚石晶体的重要性。宝石级金刚石含量在不同国家不同矿山是不一样的，但总的来讲宝石级的含量更贫，一般占金刚石总量的15%左右。
金刚石生成在其母岩（金伯利岩、煌斑岩）之中，是从地下深层由灼热岩浆带上来的碳元素在高温、高压下形成的。所以金刚石原生矿的矿体多呈底部直径小上部直径大的圆筒状，称金伯利岩岩管，岩浆也可能沿裂隙涌上，呈墙状，称金伯利岩岩脉。
金刚石晶体被破碎是由两种情况造成的，第一种叫原生破碎，是金刚石晶体在地质成矿过程中造成的，是无法避免的。另一种是次生破碎，是在采、选过程中由机械作用对金刚石晶体造成的损坏。在开采过程中由于凿岩钻孔和爆破作业中所产生的金刚石晶体破碎，虽然被破碎的金刚石量是很少的，但也应尽量减少，完全避免在现在的技术条件下是难以实现的。选矿加工过程中造成的金刚石晶体破损是主要的。因此在选矿工艺中要注意保护金刚石晶体，不被或尽量不被破碎就显得相当重要。破碎作业的机械作用是破碎金刚石晶体的主要原因，而在选别作业中对金刚石晶体的破损极少。
地表的金伯利岩在自然环境中逐步风化而形成金刚石砂矿，金刚石从母岩中解脱出来，呈单体颗粒，所以不需用机械来解离，也就不存在次生破碎的问题，只需通过分选作业回收金刚石。
金伯利岩的抗压强度一般为20～70MPa（普氏硬度为2～7），常规破碎设备都能满足破碎的要求。但如何控制各段破碎的粒度，才能达到保护金刚石晶体的目的，是一直在探索的问题。首先要确定入选粒度，入选粒度过大将增加中矿再碎和选别作业的段数，导致车间成本增加，能耗加大；入选粒度过小将引起大粒级金刚石晶体受损坏。入选粒度要根据大多数大金刚石粒度来确定，还必须考虑50%的保险系数。国外一般为25～32mm，国内设计一般为18～20mm，通过这么大尺寸筛孔、形状规整的金刚石相应的重量为400 ct和50 ct，这么大的金刚石是非常罕见的，完全不会造成金刚石次生破碎。
金刚石原生矿选矿的入选粒度上限是根据地质部门试样加工资料来确定的，因为金刚石在原生矿中含量非常稀少，试样量是有限的，所以其代表性就可能不够，在生产中根据实际情况有可能需要调整。在设计建材七〇一矿二期工程（开采我国第一个金刚石岩管——胜利1号岩管）时，根据山东省第七地质队所提交的该岩管地质报告，最大金刚石颗粒不大于16mm。为了保险，入选粒度选为20mm，但在1976年至1980年期间，建材七〇一矿在选矿过程中曾选到45.789 ct、40.970 ct的金刚石和21.06 ct、19.42 ct的碎块（估计这两碎块为一颗约80 ct金刚石被碎破的）。1983年11月在原矿仓上，人工破碎大块矿石时发现了一颗119.01 ct的大金刚石。因此，该矿为了保护大颗粒金刚石，已将入选粒度从20mm提高到30mm。采取措施后连续选到了大颗粒金刚石：1991年5月选到一颗65.75 ct的金刚石，同年10月选到一颗67.03 ct的金刚石，2005年5月选到一颗45.74 ct的金刚石，2006年5月选到一颗101.4695 ct的金刚石，2007年3 月23 日选到一颗39.59 ct的金刚石，两天后又选到一颗71.90 ct的金刚石。可见改进的效果之明显。
入选后的破碎比要根据金刚石的解离系数来确定，金刚石的解离系数是指在金刚石原生矿的破碎作业中，破碎机排矿口尺寸与在该作业中被解离出的金刚石粒度之比。它与矿石的物理机械性质有关，经过国外多年的试验，中等硬度矿石的解离系数在2～4 之间，最致密的坚硬矿石，解离系数接近1。要正确地确定金刚石的解离系数，需加工处理大量的矿石，因金刚石在金伯利岩中的含量非常低，所以必须根据加工几千吨甚至上万吨矿石所回收到的金刚石量才能够确定次生破碎率。如坦桑尼亚威廉姆逊金刚石公司，在建设生产用选矿厂之前先建了一个试验选矿厂，以进行可选性试验和确定该矿金刚石的解离系数，该厂每天可加工矿石上千吨。这项工作在国内尚未开展。一是在计划经济时代，国家不管金刚石质量，一律按国家定价收购，宝石和磨料均按每克拉680元计。这就意味着在保护金刚石晶体方面无任何要求，企业在无任何压力之下，就只顾提高回收率。把宝石变成碎钻，即或百分之百回收，又会有什么经济效益？二是那时我国经济实力还不够，没条件进行这么大规模的试验。现在情况已有了转变，而且这项工作是保护金刚石晶体的关键，应该列专题进行试验。
国外经过多年的摸索，解离金刚石必须逐步实现。也就是采用多段破碎多段选别的流程，要及时回收解离出来的单体金刚石，避免进入下一段破碎，尽量减少金刚石被破碎的几率。要根据解离系数来确定选别作业中矿再破碎时的破碎比。
在金刚石矿石破碎过程中采用的均为常规破碎设备。金刚石硬度大，是耐高压矿物，它的抗压强度比金伯利岩大100 多倍，但金刚石质脆不耐冲击，金刚石在动负荷下破碎所需能量约为静负荷的0.3～0.4倍。所以在金刚石原生矿选矿工艺中采用按挤压原理工作的破碎设备，如颚式破碎机、圆锥破碎机和对辊破碎机。但不可采用按冲击原理工作的破碎设备，如锤式破碎机、反击式破碎机等。在解离细粒中矿时，一般采用按选择性磨矿（摩擦磨矿）条件操作的球磨机或棒磨机。因为破碎机要把矿石破碎到这么小的粒度是无能为力的。在七〇一矿，我们对中矿磨矿解离金刚石做了试验，试验结果证明这一磨矿作业采用低转数（临界转数的50% 以下）、低钢球充填率（一般为0.3左右）、高浓度（75%左右）在选择钢球直径配比时，要适当多加些小球，同时磨机还要采用光滑衬板，就可使磨机在“泻落”状态下工作，以磨剥为主，可实现保护金刚石晶体的目的。金刚石在磨矿作业中次生破碎率将会很低。
为了简化多段破碎、多段选别的复杂流程，国内外均试图采用自磨机（无介质磨矿）。按工作原理自磨机对保护金刚石晶体是最佳设备，但通过多年的试验，实际并非想象的那样理想。首先产量比预计的低，在经济上不如多段破碎流程。在20世纪60年代，为了保护石棉纤维，我们曾在鞍山钢铁公司做了自磨机破碎石棉矿的试验。试验证明其产量低，在经济上无优势可言。自磨机的工作原理是靠矿石之间自身撞击磨剥而实现破碎的，其产量与矿石自身的比重有关，矿石相对密度越大，其产量也越大。自磨机用于相对密度大的金属矿如铁矿等，一般效果比较好，但用于相对密度轻1倍的金伯利岩、蛇纹岩等非金属矿，其产量就很低，显示不出自磨机的优越性。其次自磨机对入料粒度配比要求比较严格，不易控制，另外自磨工作过程还要产生难磨粒子，这部分难磨粒子越聚越多，使其产量直线下降，很难处理。1987年3月中国非金属矿工业总公司组织了自磨和多段破碎工艺流程试验结果现场评定会。会议决定保留多段破碎选矿工艺流程。虽然还做过液电破碎试验等，但都难以实现工业化生产。
鉴于上述情况，目前我们应在完善多段破碎多段选别流程上下功夫，首先要通过试验确定金刚石的解离系数，与此同时还要对现有破碎设备液压系统进行适当调节，使破碎机的压力既满足金伯利岩的破碎要求，又可实现对金刚石晶体的保护。
在试验过程中要在作业前、后取样，测试金刚石的破碎率，而且要分清原生破碎与次生破碎。到目前为止仍是用显微镜对破碎面进行肉眼观察鉴定，受观察者主观因素影响比较大，准确程度达不到百分之百。但尚未找到不受主观因素影响的更科学的鉴定方法，这就给研究金刚石晶体保护问题带来一定的困难。
为了减少金刚石的破碎率，建材七〇一矿还加了手选皮带（原设计考虑在粗碎矿石运输皮带上进行手选），另在中矿解离作业球磨机前增加了一台PYD900型圆锥破碎机，将中矿破碎至12mm再进入球磨机。这样降低球磨机入料粒度可提高球磨机的效率，达到节能的目的。在采取上述三项措施前金刚石的破碎率见表1，采取三项措施后金刚石的破碎率见表2。
表1 采取措施前金刚石的破碎率
表2 采取措施后金刚石的破碎率
从表2看，采取措施后金刚石的破碎率有了改善，但还不够。这证明保护金刚石晶体大有文章好做，今后最好在每采取一项措施时，在其前后分别测试金刚石的破碎率，另外，金刚石破碎率的统计应分原生破碎与次生破碎，以便于对问题的分析。
金刚石的分选技术比较成熟，因为金刚石相对密度为3.5，比金伯利岩重，所以粗选采用重选，曾采用过淘洗盘、跳汰机和重介质分选锥，现在主要采用先进的重介质旋流器，将大量的废石分出，然后对粗精矿再进行精选回收：根据重砂中所含重矿物的成分选用磁选、电选，抛弃一部分其他矿物；利用金刚石的亲油性和在X光照射下发光的特性采用油选和X光分选回收；最终用手选将金刚石捡出。金刚石的分选方法基本定型，今后的任务就是要改进设备，提高设备的性能，实现自动化。综上所述，金刚石晶体的保护问题，主要应在选择性破碎和解离过程中解决。
An Approach to Improvement of Processing Technology of Primary Diamond Mineral in China
Tian Jun
（Suzhou Zhongcai Design and Research Institute of Non-metallic Minerals Industry，Suzhou，Jiangsu，China）
Abstract：The author of the article considered that the completeness of the crystal of a diamond should be protected as full as possible to preserve the maxmum economical value of the diamond product.To this end，it is necessary to carry out at first a large-scale test before the construction of a mine of primary diamond mineral to determine the coefficient of liberation of diamond，and then to determine the feed size for processing，number of crushing stages of middlings and reduction ratio according to the coefficient of liberation.The applied technology and equipment for the beneficiation of diamond at present can completely ensure a high recovery ratio of diamond concentrate without damage of diamond crystals.So，the protection of diamond crystal should be achieved through liberation process.To determine crushing ratio and select correspondent crushing equipment in accordance with the correct coefficient of liberation is an important way to protect the diamond crystal.In the selection of crushing equipment，it is necessary to take account of the characteristics of diamond that though it is hard but is easy to be crushed because of its brittle nature.
Key words：diamond，protection of crystals，coefficient of liberation，primary crushing and secondary crushing.
（一）选矿方法
矿石中的各种矿物，都具有各自固有的物理化学性质，如粒度、形状、颜色、光泽、比重、摩擦系数、磁性、电性、表面的润湿性等。我们根据各种矿物不同的性质，可以选择不同的选矿方法，使它们得到分选。最常用的选矿方法有重选、浮选、磁选、电选、化学选矿、光电选、摩擦选和手选等。
1.重选法（全称重力选矿法）
是根据矿物比重的不同而分离矿物的选矿方法。进行重选时除了要有各种重选设备外，还必须有介质（空气、水或重液）。它广泛地用于选别煤炭和钨、锡、金、铁、锰、铬等矿石。此外，有色金属、稀有金属和非金属矿石的选别通常也采用重选法。
2.磁选法
是根据矿物的磁性的差异来进行分离矿物的选矿方法。它主要用于选别黑色金属矿石和稀有金属矿石。
3.浮选法（全称浮游选矿法）
是利用矿物表面物理化学性质的差异，从矿浆中借助于气泡的浮力来分选矿物的方法。浮选法目前应用得很广泛，可用来处理绝大多数的矿石。
上述3种选矿方法是目前最常用的选矿方法。
4.电选法
是以矿物电性的不同来进行选别的方法。
5.手选法
是根据矿物的颜色和光泽来人工选别的方法。
6.摩擦选矿法
是利用矿物摩擦系数的不同和弹性的差异而进行分选。选别过程一般是在斜面上进行，不同摩擦系数和弹性的矿物与斜面碰撞时，产生不同的反跳，沿斜面有不同的运动速度而形成不同的运动轨迹，最终彼此分离。
7.化学选矿法
使利用矿物化学性质的差异，采用化学处理（如焙烧、浸出、萃取、沉淀等）或化学处理与物力选矿相结合的方法，使有用组分得到富集或提纯，最终产出化学精矿或产品。
8.光电选矿法
是基于矿物之间的光电性质（颜色、反射率、受激发光和透明度等）的区别，利用光电效应，采用机械分拣矿物的选矿方法。
根据矿粒的形状和粒度则可采用按形状和按粒度选矿。（二）选矿过程
送到选矿厂的矿石，要经过一系列作业工序，才能得到适合于冶炼要求的产品。
选矿是一个连续的生产过程，各个作业连结的工序，即表示矿石连续加工的工艺过程称为选矿工艺流程。
选矿过程可以分为选别前的准备、选别和选别后的脱水3个阶段。
（1）选别前的准备作业。包括矿石的破碎和筛分、磨矿和分级。
（2）选别作业。根据矿物不同的性质，选用一种或多种选矿方法，如浮选法、重选法或磁选法等，是使已解离的有用矿物与脉石矿物（或不同的有用矿物）实现分离的作业。
（3）选别后的脱水作业。精矿脱水通常由浓缩、过滤和干燥3个阶段组成。目的是脱出精矿的水分，以便于储存、运输和出售。
矿石经过选别以后，可以得到几种产品：精矿、尾矿和中矿。
精矿是原矿经过选别以后得到的有用矿物含量较高，适合于冶炼或其他部门要求的最终产品。尾矿是原矿经过选别以后得到的有用矿物含量很低，其中大部分是脉石，不需要进一步处理或目前在技术上、经济上不适于进一步处理的产品。中矿是原矿经过选别以后得到的中间产品（或称半成品），其中，有用矿物的含量比精矿低，但比尾矿高，因此中矿还需要进一步加工处理。选矿过程如图6-1-1所示。
图6-1-1 选矿过程示意图
一、球磨机型号规格科普
型号规格的官方定义为：反应商品性质、性能、品质等一系列的指标，一般由一串（或一组）字母及数字组以一定规律的编号组成。例如，品牌名、等级、成分、含量、纯度、大小等。简单来说，规格就是指性能指标的大小，型号则是指对规格型号的集合获取的名称（或代码）。
球磨机规格：如果用球磨机筒体的直径和长度来表示的话，可以展示为φ2.2×7m、φ2.4×13m、φ3×11m等。
球磨机型号：同样，按照球磨机筒体直径和长度来表示，则为MQGg 1212、MQG 1212、MQY 1212、MQYg 1212等，其中字母部分表示球磨机设备名字缩写，数字部分表示球磨机筒体直径大小。以MQGg 1212为例：该型号规格为湿式节能格子型球磨机φ1.2×1.2m大小。
一般矿用球磨机型号有很多，规格大小也有很多，按照级别可分为大型、中型和小型三种。以黑色金属为例，一般日处理量3000t为大型选厂，日处理矿量900——3000t为中型选矿厂，日处理量900t以下为小型选厂。
常用的矿用球磨机设备主要有
湿式节能格子型球磨机，该种格子球磨机多处理较粗的矿物，采用了大型双列调心滚子轴承，有效的降低了摩擦力，且启动容易，较比其他球磨机可节能20-30%。
湿式格子型球磨机 ，湿式格子型球磨机主要依靠格子板进行强制排矿的传统做法，多适用于处理较粗的物料。改球磨机筒体底部装有液压顶起装置，介于球磨机维修，仅操纵液压站手柄便可使液压千斤顶上下升降，升降高度可达400mm，相较普通的顶起装置，操作更简单、方便快捷，且使用维护成本更低。
湿式溢流型球磨机 ，湿式溢流球磨机多用处理磨矿细度要求较细的物料，可根据用户需求配置不同的轴承，衬板等，主要根据处理物料性质进行针对性的匹配，能够更具针对性地降低磨损，提高效率。
直筒节能溢流型球磨机，该种球磨机处理量上限为200t/h，日处理量按24小时每天算可处理4800t，可供大型选厂处理矿物粒度要求较细的各种物料。内置的滑动轴承及波形衬板能有效环节球磨磨损问题，不仅磨矿效率高，且节能可达到20~30%。
二、大、中、小不同球磨机规格的参数选择
大型球磨机型号规格参数展示
大型球磨机主要适用于大型选矿厂，生产规模大，对球磨机的单位产能要求高，可有效保证生产需求，也能实现用户的收益。
常用大型球磨机产品及参数如下：
中型球磨机型号规格参数展示
主要适于中型选矿厂的球磨机设备及型号参数如下：
小型球磨机型号规格参数展示
小型球磨机主要用于中小型发展企业，这类企业生产规模不大，而小型球磨机投资成本低，因此用户投资收益见效快，而且还不会造成资源浪费。主要适于中型选矿厂的球磨机设备及型号参数如下：
以上介绍了矿用球磨机型号规格的定义，及型号规格按大、中、小选型的区分，并分别按照各级别展示了球磨机的型号规格及参数，大家可借鉴参考。但在实际选厂中，每个选厂选用的球磨机具体型号规格需考虑物料的性质及选矿条件等，建议选择有资质的球磨机厂家进行试验选型。
1. 处理能力：是指选矿厂的规模，有色金属矿山一般用日处理量；黑色金属矿山一般用年处理矿石量；注意，处理能力一般是指设计的，处理量是指实际达到的。
2. 精矿质量（包括精矿品位和杂质含量）：只有符合标准的精矿才能实现其价值。
3. 回收率：是指回收到精矿中的金属含量占原给矿所含对应金属量的百分比。回收率越高，表明技术指标越好。
4. 精矿产量或精矿产率。
如果是多金属矿，会得到多种精矿，要考虑多种精矿的产率和多种金属的回收率。
选矿厂的主要经济指标有：
5. 原矿处理成本或精矿成本，抑或精矿所含金属量的成本：分别为选矿总成本除以对应的数据。
6. 磨矿能耗或单耗：球磨机是选矿厂的用电大户，所以掌握电耗才能把选矿厂的成本控制好。
7. 药剂消耗：特别是有毒有害药剂，更要控制其用量。
另外还有设备的指标：
8. 设备运转率：选矿厂一般按球磨机的运转率作为衡量的指标。
9. 设备完好率：衡量设备完好情况的一个指标。
