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我國古代錫礦重力采選方法

責任編輯:三久重工 發表時間:2016-06-19 08:20

  中國錫礦藏有多種類型,其中砂錫礦具有易采易選的特點,因此,一般認為中國古代開采的錫礦大多數是砂錫礦。在古代采選活動中,特別是早期的開 采,由于技術等方面的原因,必定由易于開采的地表礦層開始,然后逐步向下部開展?!对浇^書》中“赤堇之山破而出錫”的描述可能就是指一露天砂錫礦點。然 而,由于歷史久遠,這種開采遺跡很難保存下來。因此,對這一時期錫礦采選方法的研究,便只能借助于別的金屬礦藏的采選方法,以期得出具有普遍意義的結論。

  史籍中關于選礦工藝的記載較為缺乏,有論及者僅見較晚文獻,如宋《萍洲可談》,明《天工開物》、《菽園雜記》等,從中很難窺探中國古代早期選礦 技術的概貌??脊艑W家曾在江西瑞昌銅嶺,湖北大冶銅綠山、紅衛,安徽南陵,內蒙古林西大井,新疆尼勒克、努拉塞等商周銅礦遺址中發現許多選礦的遺物和遺 跡。主要是一些用于重力選礦法的工具和設備,這對先秦選礦技術的研究提供了寶貴的依據。

  中國古代最重要的選礦手段主要有手選礦與重力選礦兩種,手選是針對一些有特殊色澤、氣味、形狀、粒度等礦石 的選擇,這種方法不適用于錫礦石的選擇,因為錫礦石無色無味,與普通礦石很難區分。由于“錫很少以單體游離狀態存在,常與花崗巖伴生。主要礦石是花崗石上 層的錫石(SnO2),比重大(7.0),常積聚于河沙中,和金一樣較易采集。”因此錫礦石傳統的選礦工藝為重力選礦。事實上,幾乎所有的礦石都可以運用 此法。

  重力選礦是利用被分選礦物顆粒間相對密度、粒度、形狀的差異及其在介質(水、空氣或其他相對密度較大的液體)中運動速率和方向的不同,使之彼此分離的選礦方法?,F代重力選礦通常有跳汰選礦、 溜槽選礦、搖床選礦、重介質選礦(淘洗選礦)等多種方法,而中國先秦時期的重力選礦法主要是溜槽選礦和淘洗選礦。商周遺址中迄今已出土有淘洗選礦法工具和 溜槽選礦法設備,但論者大多將其用在探究銅礦石選礦方面。實際上,這種方法以及所出土的選礦器具在選礦方面有著普遍意義。鄒友寬、盧本珊等先生對中國古代 的溜槽選礦和淘洗選礦進行了模擬實驗研究,證明了先秦時期重力選礦技術成熟并已達到較高的水平。然而他們所進行的模擬實驗對礦料粒度、給水量、沖程、溜槽 角度等環節都有極精確的要求。這與古代的選礦技術并不符合,如給水量與沖程必須在機械的配合下才能如此精確,古人在用水沖洗礦料時,給水量難免忽大忽小, 根本無法做到這樣的選礦要求。事實上,古代的選礦流程十分簡單?!遁膱@雜記》卷十四對淘洗選礦法的工藝流程進行了詳細的描述:“礦石不拘多少,采入碓坊, 舂碓極細,是謂礦末。次以大桶盛水,投礦末于中,攪數百次,謂之攪粘。凡桶中之粘分三等,浮于面者謂之細粘,桶中者謂之梅沙,沈于底者謂之粗礦肉。若細粘 與梅沙,用尖底淘盆,浮于淘池中,且淘且汰,泛揚去粗,留取其精英者。其粗礦肉,則用一木盆如小舟然,淘汰亦如前法。大率欲淘去石末,存其真礦,以桶盛 貯,璀璨星星可觀,是謂礦肉。”根據經驗,只有將溜槽選礦和淘洗選礦相結合,才能既節省原料,又能得到更加純凈的精礦料。#p#分頁標題#e#

  先秦時期選礦需要的設備有木槌、木桶、溜槽(內有擋板與閘門)、木扒、木锨、淘洗盤等,出土于銅嶺合連山西坡的一處西周地面選礦場的溜槽(原發 掘簡報認為是排水設施)是用大樹的樹干刳成,槽斷面為弧形槽面,槽頭設有一擋板,為精礦截取板,槽尾部設有一門,為啟閉槽口的閘門?,F代的溜槽大多是鐵 質,槽內安裝溜槽齒以代替擋板。溜槽齒的與溜槽底部的角度大致在60-75°之間,角度過小,攔截的精礦量就過少,角度過大,精礦就會隨水流走。古代的淘 洗盤無把手,有形狀如谷倉者,有形狀如船形者,因此也有人稱之為船形漏斗?,F代淘洗盤為淘洗方便,盤身兩側裝有把手,且容量增大,可以更加方便快捷的淘洗 礦料。淘洗盤的后擋板與盤底的角度大致在105-120°之間。這樣可以更好的緩沖進入盤內的流水。淘洗盤前部敞口,后部收縮,有利于盤中廢料的舍棄與精 礦的回攏。盤底部刻有若干條齒狀木槽,也是為了攔截精礦料的流失。淘洗盤俗稱搖盤,顧名思義,是憑借雙手的腕力來回搖動盤中的礦料已達到選礦的目的。通過 將商周時期與現代的重力選礦法的工具和設備比較,能夠看到明顯的繼承關系。

  通過對多處重力選礦現場(非機械化設備)的考察發現,溜槽的傾斜坡度大多在16-20°之間。古人在實踐中 確定了6°的溜槽傾斜坡度,不僅符合現代選礦學要求的3-4°最大不超過16°這一指數,而且也被實驗證實了它的合理性。溜槽傾斜坡度為6°時,槽內的礦 料極難流動,只能憑借強勁的水流沖刷,但水流不宜過猛,否則槽內的礦料就會出現急流和拉溝現象。如果溜槽傾斜角度過大,又會導致礦料的流失??傊?,溜槽坡 度對選礦效果有較大的影響。下面就重力選礦流程作一簡單論述:首先將所采錫礦料裝入溜槽頂部,遇有大塊錫礦石需用木錘破碎,然后用木桶盛水并勻速沖洗礦 料,在沖洗過程要用木扒來回松動礦料,使得靠近槽邊緣的泥漿和比重較小的廢巖料隨著水流從槽內排入尾砂池。但如果給水量過大,礦料流動過程中會出現急流和 拉溝現象,一部分精礦也會以較慢的速度被水流攜帶出槽外,因此給水量的掌握至關重要。當槽內的礦料粒度比較均勻時,便可用木锨將溜槽內的礦料放入淘洗盤進 行淘洗。淘洗時要用手腕力操縱盤身,使盤順著一個方向旋轉。在旋轉的過程中,礦粒受本身重力和離心力的作用,使得輕重礦物自然分層。此時,輕輕地將盤向前 推送,比重較輕的礦物就會隨著盤中的水一起被送出。當盤中的礦料粒度較小時,便輕輕地上下顛簸淘洗盤,使被精礦夾裹的粗礦料顯現并向前推送出去。如此反 復,直到盤底出現精礦料。溜槽選礦屬濕式選分,所選出的礦料往往含有水分,在冶煉前,必須先將礦料中的水分脫去,古代礦料脫水方式簡便易行,首先將溜槽內 所選分的精礦裝筐過濾,使水分自然脫去,然后將脫水后的精礦攤放于竹席上,經過風吹日曬使之變得干燥。#p#分頁標題#e#

  對于三四千年前商周時代的中國人來說,這種現代的溜槽選礦及淘洗盤選礦記述本身并不能說明任何東西。但是,對現代溜槽及淘洗盤在重力選礦中的作用所做的觀察卻證明,古代先人告訴我們的,以及我們依據考古和文字資料重建起來的,確是人類社會中實際運作的系統。

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