一、粉碎与分级

粉碎是人类向大自然获取赖以生存的矿物资源及高性能矿物原料的有效手段。依据粉碎过程中的施力方式（挤压、弯曲、剪切、劈碎、研磨、打击、冲击），人们发明了不同类型的粉碎设备，如颚式破碎机、反击式破碎机、球磨机、辊压磨、振动磨、搅拌磨、气流磨等，它们的工作特点见表25-1。

表25-1 不同类型粉碎设备的工作特点

大块物料粉碎几乎不能一步到位，而是分阶段进行的，大致分为4个阶段：破碎、磨矿、超细粉碎和超微粉碎，各阶段产物的粒度特征见表25-2。

表25-2 块状物料粉碎各阶段产物的粒度特征

注：1.据王淀佐等（2005）修改；2.粉碎比是指被粉碎物料粉碎前的粒度与粉碎后粒度的比值。

破碎后的粉体往往是不同粒级颗粒组成的混合物料，通常需要进行分级。目前采用的分级方式主要有筛分分级、水力分级和气流分级3种。

筛分分级是将粒度不同的混合物料通过单层（单级）或多层（多级）筛子分成若干不同粒级粉体的过程。实验室常用国际标准筛和泰勒标准筛进行筛分分级。前者筛孔直径以mm为单位；后者以“目”（每英寸长度上的孔数）作为筛号，以200目为基筛，其筛孔尺寸为0.0075mm，筛丝直径为0.053mm。工业上常用振动筛和摆动筛进行筛分。前者筛面有垂直振动，振动次数在600r/min以上，适于附着性较差的毫米级粗料的筛分；后者的摆动沿筛面进行，摆动次数在400r/min以上，适于附着性较强的0.5mm以下的细物料的筛分。

水力分级是利用颗粒在水介质中沉降的速度差或运动轨迹的不同进行分级的过程。其特点为：微细颗粒在液体中易分散，分级精度高；颗粒沉降速度小，分级范围狭窄；供料输送等操作简单。一般用来处理1mm以下的细粒级物料。

气流分级是利用颗粒在气流中沉降速度差，或者说利用颗粒运动轨迹的不同进行分级的过程，可归纳为分散、分离、捕集和卸出4个步骤，主要用于超细粉体的分级。

粉碎及分级后粉体的粒度，可采用表25-3列举的方法进行测定。

表25-3 粉体粒度测定方法

二、选矿

从自然界中开采的矿物原料，无论是金属矿物，还是非金属矿物，其有用组分的含量（品位）大多不能满足工业使用的要求，需要做富集（选矿）处理。

矿物原料的选矿方法主要有物理分选法、表面物理分选法和化学分选法三类。

1.物理分选法

物理分选法是采用物理方法对具有不同物理性质的固体物料进行分选的过程，包括重力分选、磁场分选、电场分选等方法。

2.表面物理分选法

表面物理分选法是利用颗粒间的表面物理化学性质差异进行分选的过程，也称界面分选。这类分选方法中，最重要的是浮选法，它是利用矿物表面物理化学性质的差异（特别是表面润湿性），在固-气-液三相界面，有选择性地富集一种或几种目的物料，从而达到与废弃物料分离的一种选别技术。浮选过程中，通常添加能够改变矿物润湿性的特定浮选药剂（包括捕收剂、起泡剂及调整剂），从而改变矿物的可浮性，提高浮选效率和效果。

图25-1 化学分选过程框架图

（据王淀佐等，2005）

捕收剂的分子结构一端是亲矿基团，另一端是烃链疏水基团，主要作用是使目的矿物表面疏水，增加可浮性，使其易于向起泡附着。起泡剂的作用是促使泡沫形成，增加分选界面，与捕收剂也有联合作用。调整剂主要用于调整捕收剂的作用及介质条件。其中，促进目标矿物与捕收剂作用的为活化剂；抑制非目的矿物可浮性的为抑制剂；还有调整介质pH的调整剂。

3.化学分选法

化学分选是基于物料组分的化学性质的差异，利用化学方法改变物料性质组成，然后用其他的方法使目标组分富集的资源加工工艺，通常包括化学浸出与化学分离两个过程。化学浸出主要是依据物料在化学性质上的差异，利用酸、碱、盐等浸出剂选择性地溶解分离有用组分与废弃组分。化学分离则主要是依据化学浸出液中的物料在化学性质上的差异，利用物质在两相之间的转移来实现物料分离的方法。典型的化学分选过程如图25-1所示。

化学分选法更适合于品位低、嵌布粒度细、组成复杂的矿物原料的分选。

化学分选法既可直接得到有价金属或金属化合物（属于湿法冶金工艺），也可得到非金属材料及陶瓷材料粉末（李洪桂等，2002）。