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矿物原料选矿及深加工.pdf

矿物原料选矿及深加工

小水媛媛
2011-04-16 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《矿物原料选矿及深加工pdf》,可适用于工程科技领域

第一篇  矿物原料选矿方法概述第一节    选矿的目的及在国民经济中的地位和作用一、选矿的目的选矿又称有用矿物精选它是将矿石中有用矿物成分使之富集的一门技术科学。最早选矿处理的对象是金属矿石故称为选矿。随着处理的对象扩展到非金属矿物原料和煤以及处理方法已包括了矿物的化学处理(化学选矿)“选矿”一词现已广泛地被“矿物处理”或“矿物工程”所取代由于历史的原因在我国人们目前仍习惯地沿用“选矿”这一词语。矿物在地壳中分布不均但在地质作用下可以形成相对富集的矿物集合体在现代技术经济条件下可以开否则采、称为岩石工、利用的矿物集合体叫做。地壳矿石中具有开采价值的矿石积聚区通常称为矿床。矿石由有用矿物和脉石矿物所组成。能为国民经济利用的矿物即选矿所要选出的目的矿物叫做有用矿物目前国民经济尚不能利用的矿物叫做脉石矿物。矿石和岩石的概念及其划分需从技术、经济诸方面综合衡量。随着国民经济需要的增长和科学技术的发展更多的岩石可能升格为矿石。同样脉石矿物有无经济价值也是相对的它也随技术条件及场合的变化而变化。例如一般矿石中的黄铁矿往往作为伴生矿物而抛弃但若黄铁矿含量较高时也可选矿回收用以提取硫。矿产资源种类很多大都以固体的形式存在少量呈液体或气体的形式存在在工业上可分成金属、非金属和可燃性矿产资源。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品位(即矿石中有价成分含量的百分数)都较低绝大多数需要加工后才能利用选矿就是主要的加工过程。金属矿产资源的加工最终目的是从矿石中提取纯金属或化合物。但是从地下开采的矿石大都金属含量很低不可能直接送冶炼加工。例如许多铜矿石含铜不足铅锌矿石中铅锌含量往往不到铍矿石氧化铍含量贫铁矿含铁仅左右。而冶炼时需要原料的金属含量大都分别为含铜含铅含锌含氧化铍含铁。可见对于开采后的矿石在送往冶炼之前需将主金属的含量富集几倍、几十倍乃至几百倍才能满足冶炼工艺的要求。这种使矿物富集的过程要用选矿的方法来实现。对于大多数矿石而言(特别是有色金属和稀有金属的复合矿石)常有多种有用矿物共生和伴生的特点。像铜钼、铅铜镍、钼铜锌银、钨锡铋、锂铍铌钽、铅锑锡银等。其第一章中有价元素常以矿物集合体的形式共存于同一矿体之中。开采这类复杂矿石固然具有同时可以获得几种矿产品的优点但相应地也使矿物原料分离加工过程复杂化。如果在冶炼之前而且会造成多种有用元素不预先将几种有用矿物相互分离不但冶炼过程无法进行的损失浪费。这种在冶炼前将同物相互分离的过程也只能借助于选矿技一种矿石中的多种有用矿术才能实现。矿石中除了有用矿物之外还常含有对冶炼或其他加工过程有害的杂质。例如对于高炉炼铁硫、磷是有害杂质用于造纸工业的粘土、微量的铁是十分有害的。如果不预先将这些有害元素排除不仅会影响冶炼或加工产品的质量还常使工艺过程复杂化甚至无法进行。这种排除原料中有害杂质的任务也是由选矿来完成的。由此可见选矿的目的和任务就是将有用矿物同无用的脉石矿物分离把彼此共生的有用矿物尽可能分离并富集成单独的精矿综合回收有价元素排除对冶炼和其他加工过程有提高选矿产品质量以便充分、合理、经济地利用矿产资源害的杂质。、选矿在国民经济中的地位和作用选矿在矿物原料整个加工过程中是介于采矿选矿与化工、冶金之间的学科。广义地说是综合研究物料分离技术的一门学科。它作为一种有效的分离手段早已在黑色金属、有色金属、煤炭、化工、硅酸盐、陶瓷及建材等工业中广泛应用。近年来在金属的再生工业和环境保护领域也日益发挥着重要作用。选矿在冶金工业中所起的作用很大。由于选矿可使矿石中的金属含量富集几倍至几百倍大多数情况下与冶炼过程相比选矿成本低在技术经济上有很大的优越性因此选矿可降低冶炼成本。由于废石量大部分被排除减少了炉渣量不仅降低了能耗也相应地减少了炉渣中的金属损失使冶炼回收率得以提高。冶金工业的高速发展要求提高采矿效率采取经济有效的选矿方法剔除采矿过程中贫化混入的围岩恢复矿石地质品位富集有用矿物可使露天开采、深孔爆破等高效采矿方法获得应用。另外选矿技术的应用和发展使矿石的工业品位下限大幅度降低使大量的原来被抛弃的废石变为可利用的资源相应地增加了金属矿产的储量。钢铁工业生产实践表明为高炉炼铁提供“精料”可以降低焦炭和石灰石用量提高高炉利用系数。我国铁矿石地质储量比较丰富但多为贫矿除了矿石贫之外其矿物颗粒嵌布细、组分复杂也给矿石的开发利用带来困难这种矿石储量大但“贫、细、杂”的特点决定了我国绝大多数铁矿石要进行选矿处理。在有色金属和稀有金属矿产资源中其金属含量大都很低各种有用矿物相互之间以及有用矿物与脉石之间共生关系更为复杂选矿显得更为重要。对于难选共生矿的开发利用往往需要多种选矿方法的联合和采用选冶联合流程。合理的流程结构应能获得选矿、冶炼两个过程总的技术经济效益来对流程作出综合评价。选矿也有作为冶炼工艺中的一个中间过程采用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。又如在我国现代化的贵溪冶炼厂中冰铜经转炉吹炼后的转炉渣中含铜约经铸渣机缓冷后进行破碎、磨矿再用浮选法获得渣铜精矿返回闪烁炉中熔炼。选矿在其他冶金炉渣的处理方面也有成功的应用。二选矿在煤炭工业方面也获得广泛的应用。选煤的主要任务是排除混杂在原煤中的矸石、煤矸和硫铁矿等杂质从而降低煤的灰分和含硫量。选煤中常用的选矿方法有重选法(跳汰、溜槽、摇床、重介质等)、浮选法。非金属矿物资源绝大多数也是多种矿物共生不经过选矿提纯也无法直接利用。如高级陶瓷和造纸工业用的高岭土用作化肥原料的磷灰石、其他供建材、电工等工业部门用的矿物原料都有一定的成分要求对于这些非金属矿物原料的利用选矿自然是重要的加工过程。选矿在地质部门的应用主要是通过矿石的可选性试验来对所发现的矿床进行评价。此外对岩矿鉴定和重砂工作所需的单矿物的分离选矿是一种有效的手段。选矿近年来在不少经济领域内推广应用。例如在固体废料(包括工业和城市垃圾)的处理和金属的再生工业中的应用。在化纤工业中可排除混入原料的某些杂质(砂粒、玻璃屑等)。在粮食谷物加工过程中用于选种、除杂等。在环境工程中用浮选处理废水。总之国民经济的许多部门都离不开选矿这门技术科学。从以古代的淘金术为代表的重力选矿的初级阶段到今天种类繁多的选矿新技术和新设备的不断出现选矿已发展成为一个独立的学科随着科学技术水平的提高和人类对原料、能源需求量的增加选矿学科的技术水平将不断提高其应用范围和所发挥的作用也将越来越大。第二节    选矿发展简史人类应用选矿技术可年以前就有金器追溯到古代。我国远在说明我们的祖先那时就掌握了淘金与炼金术。我国湖北铜录山矿冶遗址中的“船形木斗”就是多年前淘洗铜矿石的工具。西汉初年(公元前世纪)就发现用铁从胆水(硫酸铜溶液)中置换铜的作用。唐樊著《蛮书》中有“麸金出雨水盛沙淘汰取之的记载描述当时淘金选矿情况持羽毛蘸油粘捕亲油疏水的金、银细粒称为鹅毛刮金迄今仍有应用。明代《天工开物》一书有矿石采出后“先经拣净淘洗”然后“入炉煎炼”以及分选铁矿砂和锡矿砂的记载在古希腊有用油和沥青收集矿物的记载。自世纪以来选矿技术获得较快的发展。年在德国出现了第一台机械传动活塞跳汰机。年奥斯本)首次发明静电选矿机用于选别谷物。年美国博尔等发明电磁磁系圆筒式磁选机并用于生产。年美国威尔弗利)发明了摇床。世纪末期在澳大利亚、美国及一些欧洲国家开始用浮选法选别细粒矿物为冶炼提供精矿。世纪以来选矿技术发展迅速年泡沫浮选法取得专利并推广使用年美国皮卡德()年蔡斯()首次发明电晕选矿机是电选的重大发展。合成黄药。年应用重介质选煤。年用氰化物抑制闪锌矿和黄铁矿发展了优先浮选艺。年用脂肪酸皂浮选氧化矿。年推广使用黄药浮选硫化矿使浮选的工业应用得到重大发展。年美汉弗莱(国使用)研制的螺旋选矿机从海滨砂中回收锆。同期化学选矿用于处理氧化铜矿、铀矿以后又用于处理复杂、难选、细粒浸染的矿物原料。年代铁氧体等永磁材料的出现取代了电磁场磁选机第台工业型矿用光电拣选机研制成功化学选矿的应用与联合流程的发展使过去难以解决的、性质相近的许多矿物分离问题得到解决细菌浸出技术的出现为利用贫矿、废石、尾矿和炉渣找到了途选矿学科的技术水平获得很大的提高新径。世纪年代以来工艺的应用大型高效新微细矿粒分设备的出现选新工艺的创立选矿药剂品种的增加选矿过程自动控制技术的推广以及理论研究的深入是选矿技术成就的主要表现。第三节    选矿方法和选矿过程一、选矿方法将矿石中有用矿物和脉石矿物、有用矿物和有用矿物进行分离所采用的方法称选矿方法。矿石中的各种矿物都具有各自的物理性质、化学性质和物理化学性质如粒度、形状、颜色、光泽、密度、摩擦系数、磁性、电性、放射性、表面润湿性等。根据这些不同的性质选择不同的方法使矿物得到分选。最常用的选矿方法有: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、空气或其它密度较大的介质)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、稀有、钨、锡和其它重矿物的矿石。此外铁矿石、锰矿石金属矿石、非金属矿石和部分有色金属矿石也常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。它主要用于选分铁、锰等黑色金属矿石和稀有金属矿石。浮游选矿法(或叫浮选法)是根据矿物表面的润湿性的不同选分矿物的方法。目前浮选法应用最广特别是浮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分选是一种最有效的方法。目前绝大多数矿石可以用浮选处理。除上述三种常用选矿方法外还有电选、手选、摩擦选、光电选、放射性选矿、按粒度形状选矿等方法。电选是根据矿物电性的不同来进行选别的方法。手选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分选的方法。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分选的种方法。粒度、形状选矿是根据矿粒的粒度和形状的不同进行分选矿物的方法。以上这些选矿方法只能使有用矿物与脉石矿物、有用矿物与有用矿物达到机械的分离并不改变矿物本身的物理性质和化学性质习惯上叫做机械选矿法。为了处理成分复杂的难选矿石只用常规的机械选矿法往往难以达到。近代人们利用矿物和矿物组分化学性质的差异采用化学方法改变矿物组成然后用相应的方法使有用组分富集。这种矿物加工工艺叫做化学选矿。另外随着矿石综合利用的被充分重视及开采矿石的品位日益贫化和复杂化一些新兴的选矿方法正在形成和被利用例如离子浮选等浮选、细菌选矿、离析方法。二、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所组成。表示矿石连续加工的工艺过程称为选矿工艺流程(图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高达数万吨以上)工艺和设备如何复杂一般包括以下三个最基本的过程:选别前的准备作业该作业包括破碎和筛分、磨矿和分级。其目的主要是使有用矿物与脉石矿物有用矿物与有用矿物相互分开达到单体分离为分选作业做准备。有时这种准备作业是将物料分成若干适宜的粒级为分选作业做准备。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、重选法或磁选法等等。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(有时需要)三个阶段组成。尾矿处理通常包括尾矿贮存和尾矿水处理。有的选矿厂根据矿石性质和分选的需要在选别作图选矿工艺流程示意图业前设有洗矿预选抛废(即在较粗的粒度下预选排除部分废石)以及物理、化学预处理等作业如赤铁矿的磁化焙烧氧化铜矿的离析焙烧等作业。矿石经过选别之后可得到几种产品:精矿、尾矿和中矿。精矿是原矿经过选别之后得到的有用矿物含量较高适合于冶炼或其他工业部门要求的最终产品。尾矿是原矿经过选别之后得到的有用矿物含量很低不需要进一步处理的或目前技术经济上不适合于进一步处理的产品。中矿是原矿经过选别之后得到的中间产品(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。第四节    选矿的工艺指标为了评价选矿过程进行得好坏通常采用一些技术指标来表示。常用的选矿指标有:产品的品位、产率、金属回收率、选矿比和富矿比、选别效率等等。一、品位矿物原料及选矿产品中有用成分含量的质量百分比对金银等贵金属矿用表示。原矿、精矿和尾矿品位的高低分别表示原矿的贫富、精矿的富集和尾矿的贫化程度。通常用希腊字母三个字母分别表示原矿、精矿、尾矿的品位。二、产率产品的重量通常以表示。产品重量与原矿重量之比的百分数称产品的产率并以希腊字表示。是绝对量而母是相对量。例如某选矿厂每昼夜处理原矿石获得精矿则精矿产率为:精矿重量原矿重量原矿重量尾矿重量一精矿重量原原矿重量矿重量或三、选矿比原矿重量与精矿重量之比称选矿比。它表示选出一吨精矿需处理几吨原矿。如上例的选矿比为:原矿重量选矿比精矿重量四、富矿比)和原矿品位精矿品位其富矿比为:)精矿品位(富矿比原矿品位)(五、回收率精矿的理论回收率表示为:式中:原矿或给矿品位原矿重量尾矿品位精矿品位精矿重量。回收率包括选矿作业回收率和选矿最终回收率。由于取样、计量、分析及矿浆机械流失等原因计算出的理论回收率和实际回收率往往不一致。六、选别效率表示选别效果好坏的综合指标。理想的选矿是将原矿中的有用成分全部回收到精矿中去而不回收脉石。因而用精矿中有用成分回收率与脉石回收率之差作为衡量选别作业成绩的标准即选别效率。表示为:选别效率尾矿产率为:)之比称富矿比。这个比值表示精矿中有用成分的含量比在原矿中精矿中铜品位为有用成分的含量提高的倍数。如硫化铜矿原矿中铜品位为原矿或给矿中所含被回收的有用成分在精矿中回收的质量百分数称回收率。此用来评价该有用成分的回收程度。精矿的实际回收率表示为:或有用矿物的纯式中:矿物品位精矿产率。第二章  破碎与磨矿第一节    概述一、破碎与磨矿在选矿中的意义破碎与磨矿在选矿厂通常包括破碎筛分和磨矿分级它是为下一步选别准备矿料它是选矿厂的几个领头工序。矿石通过破碎与磨矿使有用矿物与脉石矿物单体解离达到入选粒度的要求。有时在选别过程中为满足下一个选别作业粒度的要求还可在中间加入一定的粉碎作业。随着工业技术的发展某些矿物原料如非金属矿物深加工的超细磨也获得广泛的应用。选别过程所要求的粒度取决于矿石中有用矿物与脉石矿物的嵌布粒度。嵌布粒度越细要求将矿石粉碎得越细。但合理的破碎粒度必须经过技术、经济全面比较确定。根据目前选矿厂常用粉露天开采达碎设备的技术性能欲将采出的矿石(井下开采达)粉碎单体解离一般不能一次完成而需连续几次粉碎。通常将最终粉碎产品粒度为以上的粉碎过程称为破碎。取得更细产品粒度的粉碎过程称为磨矿。当然它们的划分不是绝对的。破碎和磨矿过程在选矿厂占有重要的地位。矿石经粉碎后有用矿物与脉石矿物的单体解离程度直接影响分选指标。选矿厂的破碎和磨矿设备基建费几乎占全厂总基建费的一半。因此确定合理的粉碎粒度和工以上。其生产费用约占选厂总成本的艺流程合理选择、使用、维护破碎和磨矿设备对于提高生产能力减少基建投资节约能耗降低选矿成本和改善选矿指标具有重要作用。二、岩矿的机械强度破碎磨矿的对象是岩石和矿石。岩矿的机械强度直接影响破碎过程的成效并且也对破碎机械的结构提出力学上的要求。研究岩矿的机械强度及其特点对岩矿的破碎磨矿是必要的。岩矿的机械强度是指岩矿单位面积所能承受的外力(以为单位)也就是岩矿抗破坏的阻力。岩矿被破碎的难易程度就与这种阻力有关。通常用静载下测定的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度等来表示岩矿的抗破坏的阻力。这几种抗破坏强度中抗压强度最大抗剪强度次之抗弯强度较小抗拉强度最小。如以抗压强度为则其他抗破坏强度只是它的很小的分数。有时还用普氏系数普罗托吉雅可诺夫用作岩石坚固性分类的系数)来表示岩矿的机械强度。按普氏系数值可将岩石按坚固性分为十级由最坚固到的岩石值为流沙性岩石值为其他岩石坚固性程度介于中间各级。值愈大表示岩石愈坚固。选矿工艺计算上常将矿石简化为硬、中硬、软三级也有简化为很硬、硬、中硬、软及很软等五级。选矿厂处理的矿石其结构及力学性质是不均匀的。矿石中各种矿物成分的机械强度不同各种矿物集合体之间的聚合力比同种矿物内部的小同样矿物集合中晶体内部质点间的聚合力比晶面上的要大美国国家矿业局作过测定晶面之间的聚合力只有晶体内部的再加上矿物晶体形成过程中存在的不连续性及不均匀性以及矿石开采过程中的受力作用使矿石内部形成许多微观的及宏观的裂纹。上述原因使原矿的力学性质极不均匀。一般来说随着矿石粒度的减少各种影响强度的宏观裂纹逐渐消失不同的矿物聚合体的逐渐解离及同种矿物聚合体粒子增多因此细矿粒的机械强度愈大。矿粒愈细机械强度愈大愈难破碎磨碎。选矿工艺上引用“可碎性系数”及“可磨性系数”来定量地考虑岩矿机械强度对碎磨的影响。这是用相对单位来表示矿石的可碎性及可磨性即:该破碎机在同样条件下破碎指定矿石的生产率可碎性系数某破碎机破碎中硬矿石的生产率该磨矿机在同样条件下磨细指定矿石的生产率可磨性系数某磨矿机磨细中硬矿石的生产率矿石硬度大可碎性通常用石英代表中等硬度矿石它的可碎性及可磨性系数取为表示碎矿机处理它的生产率及可磨性系数都小于比处理中硬矿石低。反之软矿石的可破碎机处理它的生产率比处理中硬矿石的高碎性及可磨性系数大于。可碎性及可磨性的表示方法有许多种还可以用绝对单位表示。三、破碎方法针对岩矿的机械强度特点实施恰当的破碎方法可以使破碎更有成效。所谓破碎方法是指破碎力对待破碎物料的作用方式。目前岩矿的破碎几乎都是采用机械破碎法破碎机械的施力方式基本上是压碎、劈开、折断、磨剥及冲击等(图图破碎机械对矿石的施力情形))压碎劈开一折断磨剥冲击采用抗破坏强度最小的破碎力最容易破碎矿石但实际破碎过程中还是取决于破碎机械的施力情况。就目前采用的破碎(磨矿)机械来说一般都是上述几种方法的联合作用但碎矿和磨矿有着明显的不同碎矿机中以压碎为主配之以弯折磨矿机中是冲击加磨剥。劈碎作用只能对强度低的煤块可以采用。冲击破碎矿石是以动载荷形式作用破坏作用比静载荷的大。而破碎机工作时工作部件也以动载荷形式作用于矿石也有一定的冲击效果。如果载荷超过疲劳极限增加反复冲击次数也可以减少发生破坏所需的应力。因此高频冲击破碎矿石也有好的效果功耗低破碎比高过粉碎轻容易在较粗粒度下解离有用矿物如反击式破碎机和振动球磨等都具有高频冲击的特点。破碎的施力方式要与矿石性质应当用弯折配相适应才会有好的破碎效果。对于硬矿石合冲击来破碎如果如果用磨剥机器必遭严重磨损。对于脆性矿石弯折和劈开较为有利用磨剥则产品中细粉末就很多。对于韧性及粘性较大的矿石采用磨剥方式为好。四、破(磨)碎比破(磨)碎比是破碎(磨矿)机的给矿最大矿)与该段破碎(磨矿)机的产品中块尺寸(。它的大小说明矿石经过破(磨)以后其之比即破(磨)碎比最大矿块尺寸(粒度缩小的倍数是衡量矿石破(磨)碎前后粒度变化的程度和均衡分配各段破碎(磨矿)机工作的参数。最大或粒度分别由原物料过筛计的正方形筛孔宽表示。我国习惯料及产品中按过筛计最大粒度过筛计最大粒度。欧美各国习惯按。五、破碎(磨矿)阶段物料经过破(磨)碎的次数为破碎(磨矿)阶段的段数大致可分为以下阶。生产实践中段:破碎(磨矿)阶段的划分是相对的。它与选矿厂的规模和其他条件有关随着破碎(磨矿)新设备、新工艺的出现和应用而发生变化。如大型破碎机、自磨和半自磨机的应用使粉碎流程阶段简化而且效率提高。又如处理微细嵌布矿石的一些新工艺的出现要求要有超细磨技术与之适应因此要求研究新的粉碎设备与工艺。六、破碎的功耗学说破碎理论矿石的破碎过程是外力对石作功及克服矿石内部质点间的内聚力而使大块矿石破碎成小块的过程。破碎过程既不能自发进行也是不可逆过程。破碎时机械对矿石作功功转变为矿石变形位能当变形达到极限时矿石即发生破碎。破碎以后矿石接受的能有少部分变为矿石新生的表面能大部分呈热能损失于周围介质空间。因此从外观形态上看破碎是一个粒度减小的过程从力学实质上看破碎是一个功能转变过程。为了寻找破碎中能量的消耗规律不少人从不同角度提出问题及总结规律提出了些破碎的功耗学说较公认的有面积学说、体积学说及裂缝学说。面积学说雷廷格(年德国学者)教授提出面积学说。他认为破碎过程的功耗与物料新生成的表面积成正比。由于破碎的粒度越细所产生的新生表面也越多因此破碎过每阶段达到的破碎比称部分破碎比所有各阶段总共达到的破碎比称为总破碎比。总破碎比等于各阶段破碎比的连乘积即:程的功与破碎比成正比。破碎过程的式中:功耗破碎物料的重量破碎比破碎前的物料粒度的平均直径与物料性质有关的比例系数面积学说适用于完全均匀的脆性物料及破碎比大、变形较小(如磨碎)的情况。用于的细磨范围相当适宜。体积学说吉尔皮切年俄国学者)分基克(年别提出了“体夫(积学说”。他们认为:破碎物料时的功耗与物料的体积(或重量)成正比。其数学式表示为:式中:破碎物料时的功耗破碎物料的重量破碎比与物料性质有关的系数。体积学说较适用于各向同性的脆性物料、产生新生表面不多的粗、中碎以及作用力为压力时的情况。用于大于的破碎较正确。裂缝学说在整理碎矿和磨矿试验资料年由美国学者榜德(时建立的。他认为不规则物料被破碎时的功耗与生成的裂缝长度成正比。若用破碎比来表示时其数学式为:破碎物料时的式中:功耗破碎物料的重量破碎前物料的平均直径破碎比比例系数。裂缝学说一般用于常规的棒磨和球磨范围是较适应的。第二节    矿石的破碎选矿厂矿石的破碎主要靠破碎机械来实现。选矿厂所采用的破碎机的种类主要取决于矿石性质、选矿厂的生产能力和破碎产物的粒度等等。目前选矿厂矿石破碎作业应用的破碎机大致情况是:粗碎采用颚式破碎机及旋回破碎机中碎采用标准圆锥或中型圆锥破碎机细碎采用短头圆锥破碎机(小厂细碎还采用反击破碎机或对辊机)。处理松软矿石(如粘土矿或煤矿)般采用冲击作用的破碎机(如反击式)破碎机和锤碎机)破碎。一、颚式破碎机(老虎口)颚式破碎机俗称老虎口常用于对矿石进行粗碎。矿石的破碎是在破碎机中两块颚板之间进行的。两块颚板中的一块固定另一块可动。可动颚板悬挂在固定轴或可动轴上通过传动装置时而靠近固定颚板时而离开固定颚板向固定颚板靠近时破碎矿石离开固定颚板时矿石靠自身的重力而排出。图颚式破碎机的主要类型根据可动颚板运动的性质颚式破碎机分简单复杂摆动式摆动式为简单摆动式和复杂摆动式两种(图一可动颚板固定颚板可动颚板悬挂轴后肘连杆前肘板偏心轴板简单摆动式颚式破碎机的可动颚板悬挂在固定轴上。当传动机构带动偏心轴转动时与偏心轴连接的连杆随着作上下运动。连杆向上运动时带动两块肘板逐渐伸平前肘板迫使可动颚板向固定颚板靠近两块颚板之间的物料便被破碎。连杆向下运动时两块肘板之间的夹角变小可动颚板后退此时排矿口增大破碎产物在重力作用下而排出。复杂摆动式颚式破碎机与简单摆动式颚式破碎机在构造上不同前者的可动颚板悬挂在偏心轴上因此连杆随之取消肘板只剩一块。在简单摆动式颚式破碎机中当可动颚板围绕悬挂轴做往复摆动时动颚上面各点的运动轨迹都是圆弧线而且动颚的水平行程(水平摆动距离)是上小下大以动颚底部(排矿口式破碎机中动颚上部的运动轨处)为最大矿石破碎主要靠挤压力实现。在复杂摆动式颚迹近似为圆形中部为椭圆形下部因受推力板的约束其轨迹为圆弧形当矿石破碎时不仅受挤压力作用还受一定的摩擦力作用该种摩擦力是向下的有利于物料的自动排出。颚式破碎机结构简单机体重量轻破碎比较大可达价格便宜适合于破碎坚硬或中硬矿石特别适用于中、小型选矿厂。颚式破碎机的规格用给矿口的宽度和长度来表示。例如的破碎机其给料口宽度为长度为为了适应工业生产规模的不断扩大要求制造更大型的破碎机。目前世界上颚式破碎机的最大规格是。近年来液压技术在生产能力达颚式破碎机上得到应用出现了液压式颚式破碎机即利用液压来调整排料口的大小以维持产品粒度在给定范围内。二、圆锥破碎机圆锥破碎机是这类破碎机的总称亦是应用广泛的一种破碎机。根据圆锥破碎机的用途又可分为粗碎、中碎和细碎三种类型。它们的破碎作用原理大致相同只是构造有所区别。粗碎圆锥破碎机(旋回破碎机)图是粗碎圆锥破碎机的结构示意图。可动锥体固定在中轴上中轴上端悬挂在臂架上下端置于偏心轴套内偏心轴套上安有伞齿轮。启动电动机后经传动轴使伞齿轮转动插在偏心轴套内的中轴随之作回转运动。可动锥体在转动过程中时而靠近固定锥体时图图旋回破碎机结圆锥破碎构机示意图可动圆锥球面轴承固定圆锥示意图伞形齿主轴可动锥体一偏心轴套固定锥体轮传动轴偏心轴套一中轴一支机体承环螺栓弹簧一分矿盘传动轴一伞齿轮旋回破碎机适合于坚硬矿石的破碎。在可动锥及固定锥体上皆镶有耐磨材料制成的衬板磨损后可以更换。中、细碎圆锥破碎机俗称圆磨。用于中碎的圆锥破碎机为标准中、细碎圆锥破碎机(图圆锥破碎机用于细碎的为短头圆锥破碎机居于上述两者之间的为中型圆锥破碎机。它们的工作原理与旋回破碎机基本相同但结构上有如下区别:中、细碎圆锥破碎机的可动锥体和固定锥体都是正立的截头圆锥圆锥形状缓倾个平行区可适应控制排矿粒度均匀的要求。破碎腔中存在而旋回破碎机的可动锥体的圆锥形状是急倾斜的、正立截头圆锥其固定锥体是倒立的截头圆锥。中、细碎圆锥破碎机的可动锥体支承在球面轴承上。而旋回破碎机的可动锥体则悬挂在机体上部的横梁上。中、细碎圆锥破碎机的机架由上、下两部分组成用螺栓联接在螺栓上套有弹簧、借助附有手柄的铰杆和铰链可使固定锥体上升或下降从而调节排矿口的大小。旋回破碎机利用主轴上端螺帽调整悬挂可动锥体上下从而调节排矿口的大小。中、细碎圆锥破碎机有弹簧保险装置可靠性大当破碎腔中进入非破碎物时支承在弹簧上面的固定锥体(调整环)和上部机架(支承环)同时抬起使弹簧压缩排矿口增大从而使非破碎物从排矿口排出避免机器损坏。支承环和调整环借助弹簧的弹力恢复原位。中、细碎圆锥破碎机采用水封防尘装置旋回破碎机采用干式防尘装置。而离开固定锥体。靠近时物料即被破碎离开时物料即借助于自身的重力排出。此机是连续碎矿和排矿的故生产能力较高破碎比可达粗碎圆锥破碎机(旋回破碎旋回破碎机)的规格用其给料口的宽度表示。例如机即其给料口宽度为图中细碎圆锥破碎机的破碎腔型式))中)一短头型型标准型(一给矿口宽度一平行带长度排矿口宽度中、细碎圆锥破碎机的规格均用可动锥体底标准型或短头部直径表示。例如型圆锥破碎机其可动锥体底部直径为中、细碎圆锥破碎机生产能力大功率消耗低产品粒度均匀。目破碎比大为前广泛用于各种硬度矿石的中碎和细碎但不宜处理粘性物料。三、液压破碎机近代液压技术在破碎设备中得到了应用设计和生产了液压颚式破碎机、液压旋回破碎机以及中、细碎液压圆锥破碎机。它们的共同特点是应用液压原理采用液压油缸的保险机构和调整机构替换了破碎机原有的保险装置和调整装置。从而克服了常规破碎机排矿口调整比较困难和保险装置可靠性差等缺点。液压圆锥破碎机液压圆锥破碎机可分为单缸和多缸等形式。尽管油缸数量和安装位置不同但它们的基个)液压本原理和液压系统都是相似的。所谓多缸式即采用多个(一般为缸代替安全弹簧并有推动缸和紧锁缸推动缸用来调节排矿口大小锁紧缸用来固紧动锥与定锥的咬合螺纹以免工作时跳动和回扣。所谓单缸式即取消安全弹簧而保险作用及排矿口调节完全由置于主轴下部的液压活塞来完成。底部单缸式液压圆锥破碎机的结构如图所示。调节排矿口是通过液压油缸中油量的增加或减少使可动锥体上升或下降从而使排矿口减小或增大。机器过载的保险作用则通过液压系统中的蓄能器来完成。蓄能器内部充入压力高于正常破碎所需油压的氮气当坚硬物体落于破碎腔内时高压油路中的油压大于蓄能器内的压力蓄能器的活塞将压缩氮气使液压油进入蓄能器液压缸内的活塞下降因此可动锥体也下降排矿口增大坚硬物体排出。这时氮气压力高于油压进入蓄能器内的油被压回油路液压缸内的活塞上升使锥体恢复正常工作位置。底部单缸液压圆锥破碎机结构简单制造容易操作方便便于自动控制是一种性能较好的液压破碎设备。它可用于坚硬矿石的中、细碎破碎。中碎和细碎圆锥破碎机的结构基本类似只是标准型给矿口大平行区短。短头型给矿口小平行区长。中型则居中。如图液压颚式破碎机液压颚式破碎机是近代出现的较新型的破碎设备其构造与颚式破碎机基本相同。液压颚式破碎机采用液压油缸的保险机构和调整机构替换了一般颚式碎矿机中的保险装置和采用了液压连杆为简单摆动式液压颚式破碎机调整装置。其主要结构特点是:图达到分段启动和过铁保险的良好效果调整更为方便。图液压颚式破碎机偏心可动颚板飞轮固定颚板液压圆锥破碎机示轴液压连杆图弹簧液压调整装置意图可动固定锥体一液压缸可动锥体一后肘板一机体前肘板拉杆蓄能器主轴楔铁颚板悬挂心轴一衬板四、旋盘式圆锥破碎机的细粒产品美国诺德伯为了增大细碎圆锥式破碎机的破碎比经济地获得格(现公司研究)圆锥破碎机。其实质是了一种压力式破碎机称为旋盘式(一种改进了破碎腔型式的圆锥破碎机。与普通圆锥破碎机相比这种破碎机的主要改进是衬板非常短而且下部的衬板非常平(图。破碎作用是通过多层颗粒的冲击和摩擦产生的粒间粉碎而实现的(图由图可以看到破碎腔上部形成了一个圆锥漏斗式初碎区工作时充满了待破碎的物料形成了类似“压头”的作用而改善了破碎效果。旋盘式圆锥破碎机利用多层颗粒的内部研磨和冲击压力作用破碎矿石和物料该机的主要特点是:①增大了非控制粒度区破碎腔体积②在平行区改变了破碎腔结构型式平行带很短但角度很平缓并做成环状“重锤式”的特殊结构。物料在破碎机中形成很厚的环状“密实的聚积层”。物料在破碎腔内不会自行下滑是靠锥体运动时物料的推进排出破碎机。破碎机中的物料一直处于填满状态。机器还设有旋转式给料器使物料均匀地给入破碎腔。该机破碎比较大产品细而均匀从而减少了磨矿设备的负荷适用于超细碎。在生产中应用该种破碎机可达到“多碎少磨”的目的对于节能有着现实意义。有人认为采用旋盘式破碎机生产磨矿机的给料建设投资可大大节省。在三段开路破碎和棒磨球磨生产流程中用它代替棒磨机是完全可行的至于用它代替现场广泛使用的短头型圆锥破碎机更具有重要的现实意义。采用了与液压缸连接的楔铁调整装置使排矿口的图破碎腔型及破碎过程五、其它破碎机辊式破碎机这种破碎机一般用在中、细碎阶段破碎中等硬度的矿石。根据辊的数目来分有单辊、双辊和多辊三种。其中单辊一般用于破碎煤炭、页岩一类较软的物料。双辊破碎机适用于破碎脆性物料或避免过粉碎的物料。多辊破碎机使用得较少。图旋盘式破碎机剖视图辊式破碎机的辊面有光滑的、齿状的或沟槽形状的。光滑表面的辊式破碎机多用于破碎具有中等硬度的金属矿石。具有齿状或沟槽表面的辊式破碎机则适合于松软物料的破碎。辊式破碎机的规格以破和长度碎辊的直径来表示即图对辊破碎机作用原理图常用的对辊破碎机其所示。原理图机架固定辊一可动辊如图固定辊轴承可动辊轴承安则安装在装在是机中架辊固定轴承上辊垫片弹簧可上。动辊轴承是弹簧用于调节两辊间的距离。可压缩弹簧向后面移动少许以便让当偶而落入不可碎的物体时辊不可碎物体落下。当借弹簧的弹力仍然恢复原来的位置物体通过后辊照常工作。两个辊子分别用两台电动机带动并相向旋转借助于摩擦力将给入的矿石卷进两辊之间的空间(破碎腔)使矿石受到挤压和研剥而破碎。破碎后的矿石靠自重排出。排矿石宽为保险装置。两辊度借助增减垫片移动可动辊轴承来调整。弹簧间的转速略有差别这样可以使辊面磨损均匀。辊式破碎机的优点是构造简单维护方便过粉碎少产品粒度均匀。缺点是辊容易磨损生产能力小该种破碎机在小型选矿厂尤其在小型重选厂应用较普遍。反击式破碎机反击式破碎机是一种高效的新型破碎设备它主要靠冲击方式破碎。目前已广泛用于化工、煤炭、建筑等工业部门也逐渐开始用于金属矿山工业。其结构及工作原理见示意图。矿石通过链幕落到反时针方向旋转的转的强烈冲击。矿石在锤头上受到锤头子和反击板之间反复受到冲击、碰撞而破碎。破碎产品借自重排出。调节反击板下缘与锤头间的间隙可调节产品粒度大小。当机器中进入非破碎物时反击板压缩拉杆弹簧后移增大了反击板下缘与锤头间的间隙使非破碎物排出保证机器的安全。反击式破为碎机结构简单破碎比大(生产能力高功率消耗低可以进行选择性破碎适应性强故硬性、脆性和潮湿矿石均可采用它来破碎。其主要缺点是锤头磨损严重寿命很短。反击式破碎机的规格用转子直径和转子长度(来表示。锤式破碎机锤式破碎机可分为单转子和双转子两种单转子又可分为不可和可逆式(图两种。逆式(图图反击式破碎机规格用其转子的直径和长度表示例如一锤头转子一第一反击板。第二反击板拉杆一机体筛给矿口板一链幕锤式破碎机是靠冲击作用来破碎物料的。当物料给第一破碎区第二破碎区入破碎机中立即遭到高速回转的锤头的打击而粉碎。受图单转子锤式破碎机到打击的物料从锤头处获得功能以较高的速度向机壳内壁的衬板和篦条上冲击而遭到第二次破碎。小于篦条缝隙的物料便从缝隙中排出而块度较大的物料弹回锤头回转的轨道内又将受到锤头的打击粉碎。该机可以采用篦条升降机构和改变篦条缝隙调节其产品粒度。该机的优点是生产率高破碎比大构造简单尺寸紧凑功率消耗小维护、修理和更换易损件容易产品粒度均匀过粉碎少。该机的缺点是锤头、篦条、衬板和转子圆盘磨损较快特别是破碎较硬物料时磨损更快。或含有粘土当破碎物料的水分含量超过时它的篦条缝隙容易堵塞从而降低生产率且增加能量消耗和锤头等零件的磨耗。锤式破碎机广泛地应用于水泥、选煤、火力发电、冶金(烧结和焦化)、耐火材料等工业部门。主要用来对石灰石、煤、焦炭、油母页岩、、石膏等脆性、中等硬度或软物料进行中、细碎。白垩第三节    矿石的筛分一、筛分的基本概念和任务筛分的基本概念利用多孔的工作面将颗粒大小不同的混合物料按其颗粒大小进行分级作业称为筛分。多孔的工作面称为筛面。装有筛面的用于物料分级的机械称为筛机(或称筛子)。筛面是筛机的基本工作部分多数情况下筛面是平的但也有弧形或锥形的等等。筛面上的孔眼称为筛孔筛孔的形状有方形圆形长方形和条缝形。筛孔的尺寸是以孔边的最小距离来表示例如圆孔以其直径方孔以其边长长方形孔及条缝孔以其宽度表示等。在个筛面上筛分物料时可得两种产品通过筛孔的物料叫筛下产品而留在筛面的物料称为筛上产品如筛孔尺寸为则筛下与和筛上产品分别用表示用几个筛面筛分物料则可获得种产品。筛分级别的数目和各种级别粒度的上限和下限是由进行下一步处理的工艺要求及产品标准来决定的。在进行多级筛分时在一系列筛孔尺寸不同的筛面上相邻两个筛面筛孔尺寸的比值有一定的数值这个比值称为筛比例如和筛孔分别为的筛和孔其筛比为筛分操作可以在湿式条件下(含较多的水分向筛面上加水或浸没在水槽中)进行这种作业称为湿式筛分而目前广泛采用的是不加水的干式筛分作业。筛分的任务筛分作业广泛地用于选矿厂和筛分厂筛机在整个流程中肩负着的任务常不相同按照应用目的和使用场合的不同筛分作业可以分为若干种。当筛分产品作为最终产品供给用户使用时称为独立筛分如煤、铁矿石、建筑石料的筛分分级。当筛分是为选别提供不同粒级的入选物料时称为准备筛分如重选和磁选前物料的筛分分级。当筛分与破碎配合使用时称为辅助筛分如果它用于破碎前将粒度合格的物料预先分出则叫预先筛分如果用于控制破碎产品的粒度则叫检查筛分同时还可以一个筛分作业同时起预先及检查筛分作用。筛分也可用来脱除物料中的水分或分离矿浆如选煤和洗矿产物的脱水及重介质选矿产物脱除介质等。在某些情况下筛分产物的质量不同筛分起到分选有用矿物的作用这种筛分称选择筛分。如目前不少铁矿厂铁精矿再磨循环中的细粒筛分就起选择筛分作用用细筛来提高铁精矿的品位。随着筛分技术及筛分设备的发展筛分的用途也在逐渐扩大。二、筛分机械选矿厂使用的筛分惯性振动筛机械种类很多自定中心大致有:格筛和棒条筛惯性细筛振动筛共振筛弧形筛。目前国内绝大多数选矿厂采用的筛分机械是惯性振动筛其中尤以自定中心惯性振动筛应用最多下面介绍几种主要筛分机械。格筛和棒条筛这两种筛子都是固定筛。格筛一般安装在矿仓的上部以保证粗碎机的入料粒度符合要求。格筛筛上的大块矿石可用手锤或其它方法破碎使其过筛。固定格筛一般水平安装。棒条筛是由许多棒条组成筛面与水平呈一角度筛分矿石时倾角为筛分潮湿物料时倾角增大。物料从筛子上端给入大于筛孔尺寸的矿块沿筛面自动下滑小于筛孔尺寸的矿块穿过筛孔下落。这种筛子用于筛除粗粒物料时两棒条之间的间隙通常不小于左但在个别情况下也可在右。棒条筛的外形与结构如图所示。棒条筛的规格以筛面的长宽表示。筛面尺寸应考虑两个因素:避免物料在筛子两侧的档板间堵塞。为此筛子的宽度应大于给料中最大块尺寸的倍若给料中大块含量不多筛子的最小宽度可以比给料中最大块尺寸大倍左右。②要满足生产多率的要求。为此筛面的长度至少为宽度的倍。根据棒条筛生产率与筛孔宽度成正比的关系当要求的生产率已知时棒条筛的面积)用下式计算:()式中:按给料计算的筛子生产率棒条筛筛孔的宽度性振动筛这是目前常用的一种筛分机。其结构及工作原理如图所示。图中筛框与筛网借助于弹簧被支撑在机架上。筛框上装有两个轴承轴上靠近轴承处装有两个配重轮轮上有配重。当传动轴带动配重轮转动时会产生较大的惯性离心力并作用于弹簧和筛框而使筛子振动。筛框的运动轨迹为椭圆。筛面上的物料因筛子振动迫使其在垂直方向作上下振动造成物料松散和分层同时也使筛孔不易堵塞从而达到筛分的目的。惯性振动筛图简图筛弹簧筛网筛框架配重轮轴承配重棒条筛示图意图筛分机安。这样筛上物料可以借装时保持向排矿方向有较小的倾角(一般为本身的重力作用自动向前运动由排矿端排出。这种惯性振动筛的振幅可借助改变配重来进行调节。其规格以筛网尺寸长)表示。(宽。它适由于它完全是弹性联接可平衡惯性力故转速可很高筛分效率高达用于。它还能筛分潮湿和粘性物处理中、细粒级矿石给料粒度一般不能超过料。主要缺点是电动机振动大寿命受影响振幅不能太大不宜处理粗粒物料。自定中心惯性振动筛自定中心惯性振动筛一般均悬挂在支架上为它的外形所以也称万能吊筛。图为其结构图。图中筛框安在图图偏心轴偏心部分的轴承上。筛框借弹簧吊挂在固定结构上。飞轮上装有配重飞轮旋转时配重所产生的离心力和筛框回转时所产生的离心力平作圆周运动而主轴的中心线在空间衡此时筛框绕着主轴位置保持不变因此这种传动方式的筛子称为自定中心惯性振动筛。自定中心惯性振动筛图结构示意图自定中心惯性振动筛外形图轴承一偏心轴的偏心部分弹簧一配一飞轮重图振动器筛框筛网筛框悬挂装置偏心轴这种筛子的振幅可以通过增减飞轮上的配重和通过偏心轴套改变偏心距来进行调整。其规格表示方法同惯性振动筛。这种筛子筛分效率以较高一般可达上生产能力大、应用范围广、结构简单、调整方便、工作可靠。它广泛应用于选矿、煤炭、化工、建材等工业部门主要作为筛分中、细粒物料的图共振筛的原理示意图传共振动装置上筛箱设备最大给一下机体矿粒度可达支承板簧弹簧弹簧共振筛共振筛(也叫弹性连杆式振动筛)是用连杆上装有弹簧的曲柄连杆机构驱动使筛子在接近共振状态下工作达到筛分的目的。图是共振筛的原理示意图此筛主要由上筛箱、下机体(即平衡机体)、传动装置、共振弹簧、板簧、支承弹簧等部件组成。当电动机通过皮带传动装于下机体上的偏心轴转动时轴上的偏心使连杆作往复运动。连杆通过其端部的弹簧将作用力传给筛箱同时下机体也受到相反方向的作用力使筛箱和下机体沿着倾斜方向振动但它们运动方向彼此相反。筛箱和弹簧装置形成一个弹性系统这弹性系统有自己的自振频率传动装置也有一定的强迫振动频率当这两个频率接近相等时使筛子在接近共振状态下工作。当共振筛的筛箱压缩弹簧而运动时其运动速度和动能都逐渐减少被压缩的弹簧所储的位能却逐渐增加。当筛箱的运动速度和动能达到最大值时弹簧伸长到极限所储的位能也就最小。由此可见共振筛的工作过程是系统的位能和动能相互转化的过程。所以在每一次振动中只消耗供给克服阻力所需的能量就可以使筛子连续运转因此筛子虽大但功率消耗却很小。共振筛是一种在接近共振状态下进行工作的筛子。它具有处理能力大筛分效率高振幅大电耗小以及结构紧凑等优点共振筛目前尚存在一些缺点如制造工艺比较复杂机器重量大振幅很难稳定调整比较复杂橡胶弹簧容易老化使用寿命短。这种筛子常用于选煤和金属选矿厂的洗矿分级、脱水、脱介等作业。弧形筛弧形筛是一种湿式细粒筛分(分级)设备。结构很简单整个筛子没有运动部件。主要部分是一个弧形筛面的格筛筛面由等距离相互平行的固定筛条组成筛条的排列不像平面筛那样与物料运动相同而是与物料运动方向相垂直。矿浆以一定速度沿切向给入筛子内平垂直地流过筛条受到筛条边棱的“切割”作用导致矿浆层厚度逐渐变薄从而达到分离。被“切割”部分矿浆在离心力作用下透过筛缝成为筛下产品未被“切割”部分矿浆则在惯性力作用下越过筛面成为筛上产物。弧形筛的给矿方式有两种一种为无压力给矿称自流弧形筛另一种为压力给矿称压力弧形筛。自流弧形筛如图所示需筛分的物料自流给入受料箱受料箱里面装有一块倾斜的溢流板形成一个上宽下窄逐渐收缩的隔槽矿浆由隔槽的出口均匀地沿切线方向均匀分布在弧形筛面上物料被筛分为筛上和筛下产品。压力弧形筛的给矿(矿浆)是用泵送入给矿箱给矿箱的出口处装有喷嘴物料经过喷嘴以切线方向给入弧形筛面上。喷嘴应使物料成扁平状喷入筛面上形成一种均匀薄层的稳流喷嘴的截面尺寸主要是控制物料喷入筛子的速度截面尺寸大速度就小筛分效率低。)和弧度)表示筛面宽度(例弧形筛的规格是以筛面的曲率半径(即如:弧形筛结构简单工作可靠分级精度高产品粒度均匀单位面积处理量可达振动筛的倍。它在选矿厂

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