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第四章 矿石的预处理 由于铀矿物在大多数矿床中都是以细分散形式存在，而且与脉石密切相关。在浸出之 前必须把铀矿物解离出来，使它能直接与浸出剂接触而被溶解。因此，为了达到能满足浸 出要求的矿石解离度，在浸出前必须通过破碎和磨矿，使矿石达到要求的粒度。常规的铀 矿加工可以认为是从铀矿石的破碎和磨矿开始的。 除了破碎和磨矿以外，矿石的预处理还包括选矿和焙烧。 由于大多数铀矿床的品位较低。通过选矿使铀矿石预富集，减少矿石处理量，曾经是 大家追求的目标。但是，在大多数铀矿床中铀矿物都呈细分散浸染的状态，一般的选矿方 法效率不高，经济效益不好。因此，在浸出之前进行选矿并不是必须的。 对于含一定量钒的钾钒铀矿，焙烧可以改善矿石的浸出性能。对于含铀煤矿，也可以 采用先焙烧（发电）后提铀的工艺。由于在自然界的铀矿物和含铀矿物不可能以硫化物的 形式存在，因此大多数铀矿不需要焙烧。 4.1 破碎 目前，广泛应用的矿石破碎方法仍然是机械力破碎，包括：挤压、冲击、研磨和劈裂 等。非机械力破碎的方法有：爆破、超声、热裂、高频电磁波和水力等。 破碎过程是一个非常复杂的物料块（矿石）尺寸变化的过程，与许多无法估计的因素 有关。对破碎过程的主要影响因素包括：矿石的抗力强度、硬度、韧性、形状、尺寸、湿 度、密度和均质性等；也包括一些外部因素，例如：矿石之间在破碎瞬间的相互作用和分 布情况等。 破碎过程是不可逆的，也不会自行发生。矿石破碎过程是矿石在外力的作用下，克服 了内部质点之间的内聚力造成的。矿石受外力作用出现破坏之前，首先产生弹性变形，这 时矿石本身并没有破坏；当应力达到弹性极限时，出现永久变形，进入塑性变形状态；当 塑性变形达到极限时，矿石才会破坏。 4.1.1 破碎理论 破碎理论是研究从一定块度的物料（矿石）被破碎到要求的粒度时，与需要外部供给 的能量之间的关系。虽然已经提出了几个破碎理论，但是没有一个已被证实和得到实际应 [4.1] 用 。困难之一是由于从外部输入的大部分能量被设备本身消耗，并转换成为热量，只有 小部分的能量用于破碎矿石。其次，是所有的理论都假设被破碎的物料是脆性的，当物料 （矿石）具有可塑性时，外部能量大部分被消耗在改变物料的形状上，而不是产生新的表 面。 90 [4.2] 1867 年，P. R. Rittinger 提出 “面积说” ，认为在物料破碎过程中能量主要消耗在剪 切变形，剪切力作用的结果形成新的表面。因此，破碎时所消耗的能量与破碎过程中物料 新生成的表面积成正比。 E = KR ·S (4-1) 1 1 或 E = CR ( － ) (4-2) X2 X1 式中：E 为破碎过程所消耗的能量，（9.806 J ） S 为新生成的表面积，（m2 ） 2 KR 为生成单位表面积所需要的能量，称为 Rittinger 系数，（9.806 J/m ） X1 为给料的粒度，（cm ） X2 为破碎产品的粒度，（cm ） [4.3] 1885 年，F. Kick 提出“体积说” ，认为物料在破碎时，首先发生压缩变形而后破 裂，垂直压力起主导作用，即在一定的破碎比 （X /X ）条件下，破碎物料所消耗的能量与