电选      (electric separation)

利用物料电性质的不同进行分选的一种选矿方法。在电选设备的高压电场中，导体矿物与非导体矿物受到不等的电力、重力和离心力的综合作用，产生明显不同的运动轨迹(见矿物在电选中的运动轨迹)，依此实现矿物分离。电选的理论基础是电学和力学。矿物电学性质的差别是实现电力分选的基础，而电选电极产生的高压静电场、电晕电场或复合电场，则是分选的必要条件。通常电选只用于精选工艺过程，入选的原料是经其他选矿方法选出的粗精矿；这些粗精矿往往由于物理、化学性质相近，用其他选矿方法难以分离。电选中矿粒起始带电的方法有外加电场法(见矿物接触带电、矿物感应带电、矿物电晕带电和矿物极化)和摩擦带电法(见矿物摩擦带电)。电选根据入选物料粒度的大小，有粗粒电选和细粒电选之分；按分选介质的不同，有在空气中进行的干法电选和在介电液中进行的湿法电选两种。大部分电选是干法，只有处理极细粒(<20μm)难选矿物时，才采用湿式分选。干选时，入选物料要加温干燥并预先筛分、分级，在处理极少数稀贵矿物时，还要用化学药剂处理，清除掉表面杂质或在表面形成的化合物才能有效分选。电选本身成本很低，特别是耗电低，不污染环境，但在物料加温干燥时，要耗费一定的能量。电选主要用于有色金属矿物的分选，诸如白钨与锡石的分选；黑钨与白钨的分选；某些硫化矿与白钨的分选；钛铁矿、金红石与独居石、锆英石、石英或云母等的分选；钽铌矿与石榴石、石英、云母等的分选；黄金与脉石矿物的分选；铁矿、铬矿、锰矿与脉石矿物的精选；非金属矿物中的石英、长石、石墨、金刚石、磷灰石、石棉与各种脉石矿物的分选；废料中非铁粉末、细粒、片与其他绝缘材料的回收等。电选处理的粒度范围最大为2mm，最小为20μm。因此细粒级，特别是微细粒级物料的电选，乃是世界选矿界关注的问题。片状云母及金属铝、锡片和塑料片电选的最大粒度可达15mm。

简史       电选最早是用于分选黄金以及方铅矿和其他脉石矿物。1880年美国奥斯本(T．B．Orsborne)首先发明了用硬橡胶滚筒摩擦生电的电选机，1882～1892年美国希尔(C．C．Hill)和爱迪生(T．A．Edison)发明了不同形式的摩擦电选机，这是电选的萌芽阶段，其后盖茨(E．Gates)发明了矿物先在带电容器中荷电，然后再进入电场中分选的方法，所用设备即为现代使用的自由落下式电选机奠定了基础；1901年美国萨顿(H．M．Sutton)与斯蒂尔(W．L．Steel)将电晕电场与静电场结合，发明了鼓筒式电选机，为当今广泛使用的筒式电选机奠定了基础；此后卜卡德(G．W．Pukard)和温特沃思(H．A．Wenterworth)设计出了多鼓筒电选机，1908年美国用这种电选机分选闪锌矿和黄铁矿的中矿；此后直到1958年，电选技术进展不大。1958年后，世界工业发展迅速，对各种稀有矿产的需求量日增，大量开采海滨砂矿、陆地砂矿及脉矿中的钛矿物、锆英石、独居石、钽铌矿、钨矿、锡矿等，这类矿物用其他选矿方法分选效果差，而用电选则十分有效，因此又激发了电选的发展。1970年后，为适应世界钢铁工业采用精料的需要，加拿大、瑞典等国大规模用电选方法再精选铁精矿，结果既提高了铁精矿的品位，又大大降低了其中的硅、磷的含量，在白钨与锡石分选中，电选也已成为惟一有效的方法。所采用的电选设备则以(鼓)筒式电选机最为广泛，其次有板式电选极(包括筛板式和溜板式)、摩擦带电的自由落下式电选机和筒式介电分选机。

分选原理         电选过程实际上是由矿物带电和分选两个环节组成的，而两者的关系又非常紧密，除摩擦电选时，矿粒是经过摩擦荷电，然后进入高压电场分选，明显地分为两个步骤外，在大多数情况下，矿粒的荷电与分选几乎是同时进行的。矿物带电(或荷电)又与矿物本身的电性质(指矿物介电常数或比电阻大小)密切相关，因而矿物的电性质是决定矿物能否进行电选的最根本依据。导电性较好的矿粒(介电常数>12者)通过接触传导、感应及电晕带电方式而带电。采用高压静电场分选时，不论矿粒与高压静电极接触或相距有一定距离，导电性差的非导体矿粒只能在电场中极化而不荷电；在电晕电场中分选时，导电性差的矿粒也可获得来自电晕极放出的电荷而荷电，但其所获电荷比导体矿粒要少，由于其比电阻大、导电性差，所获电荷又不能立即经接地极传走，且留存于矿粒表面。导电性好的矿粒则完全与之相反，如与带高压静电极接触瞬即带上与电极符号相同的电荷，如与带电极相距有一定距离，则受感应而带与电极符号相反的电荷。采用电晕极与静电极相组合的复合电场时，总是电晕极在前，静电极在后，导电性良好的导体矿粒与导电性差的非导体矿粒在电场中的运动行为则完全不同：导体矿粒吸附电荷量虽然较多，但瞬即(1／40～1／1000s)经接地极传走其电荷；至于非导体矿粒，它们与接地极产生镜面吸力，并随即受到与之同符号的高压静电极的排斥作用而紧吸于接地极，虽然也同时受到重力及其他机械力作用，但镜面吸力及电斥力远远大于其他综合力，故不会脱离接地极而随之运动。导体矿物传走电荷后，瞬即受到高压静电极的感应而带与电极符号相反的电荷，受异性电极的电力吸引而朝电极方向运动，加上重力及其他机械力的综合作用，必然脱离接地极。显然导体矿粒与非导体矿粒的运动轨迹完全不同，以此即可实现分选。

分选工艺       包括物料准备和分选两个主要环节。

物料准备     物料入电选前，一般都要经过初步富集，即用重选、浮选和磁选等选矿方法得到粗精矿，再将粗精矿按粒度分级并进行加温和表面处理。电选最适宜的处理粒度为3～0．1mm，粒度愈均匀，电选效果愈好。物料加温可除去矿粒表面水，恢复不同矿物的固有电性，并使物料松散；最适宜的加热温度范围为100～200℃。矿粒表面处理系用酸和清水清洗矿物表面污染物，显露矿物原来表面；再用添加剂进行矿物表面处理，使药剂与矿物表面生成新的表面化合物，或减少矿粒之间的粘附作用等；这种方法成本高，对价值高的矿物才适用。

分选         电选的主体分选设备是电选机，直接影响电选效果的工艺参数有电压、电极结构和分选筒转速等。矿粒获得电荷直接与电场强度有关，电压越高，电场强度越大，从电晕极逸出电子越多，越有利于电选。所采用的电压一般为20～60kV。不同矿物所要求的分选电压也不相同。电选机的电极结构形式有单纯静电极、单纯电晕极、电晕与静电复合电极等。由于矿物电性不同，各种电极结构要能使矿粒经过电场时，有足够的荷电条件。在常用的简式电选机进行分选时，物料经过电场作用区须有足够的时间荷电，才有利于分选。故分选筒转速要充分考虑物料的荷电时间，此外，该转速还与入选物料粒度有关：物料粒度大，要求转速慢；粒度小，要求转速快。转速越慢，导体产品品位越高；转速越快，导体产品品位越低。导体产品为精矿时，扫选作业宜用快转速，以保证回收率；精选作业宜用慢转速，以保证导体产品品位。

分选流程       电选对入选原料要求比较严格，粒度范围不能太宽，否则矿粒所受电力、重力及各种机械力悬殊太大，尤其是微细粒物料．常在电场怍用和机械作用下而飞扬，严重影响分选效果。原料必须经干燥去除水分，否则所含水分会导致导电性差的矿物增加导电性而影响分选效果，还可导致细粒互相粘附，同样不能实现有效分选。干燥和分级作业一般均在电选之前完成，而物料加温大都是在电选设备本身进行(只有少数特殊矿物去除水分后即可电选)，大多数矿物对加温温度还有严格要求，加温过高或过低常导致分选效果变差甚至无法分选。加温温度根据分选物料而定，例如白钨与锡石电选时的加温温度以200℃最好，此时白钨中含锡最低，白钨回收率最高，而锡石中含白钨也最低，锡石的回收率也最高；金红石电选时，温度控制在150℃最合适，太高会出现大部分金红石从非导体尾矿中排出，严重影响金红石的回收率。流程还需根据对精矿品位及精矿对有害杂质的要求来确定，例如有些国家对金红石精矿要求特别严格，含TiO₂>96％、P≤0．02％,ZrO₂≤0．2％、MnO₂<1％，这时电选流程则需增加分选次数。一般原则流程见图1。图2为中国攀枝花冶金矿山公司钛铁矿选矿厂电选工艺流程图。