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化学选矿的目的和意义

2020-05-13 11:108410
        随着现代工业的迅速发展,人类对自然矿产资源的需求量日益增加,而地壳中的富 矿、易选矿的储量则因长期开发利用而日趋减少。大地向人类提供的矿石,其品位日 贫,粒度日细,成分日杂。很多难选矿石釆用常规的机械选矿法已无法解决,而釆用化 学选矿或化学选矿与机械选矿联合方法进行处理,能有效地、合理地提取其中的有价值 成分,并获得较高的经济效益。

(一)化学选矿法(又称矿物原料化学处理)是基于矿物和矿物组分的化学性质(如热稳 定性、氧化还原性、溶解性、离子半径差异络合性、水化性和荷电性等)的差异,利用化学 方法改变矿物组成而使其有用组分富集的矿物加工过程。它是处理和综合利用某些 贫、细、杂难选矿物和选冷过程中,某些难处理中间产品的有效方法之一,也是使未利用 资源的资源化和解决三废(废水、废渣、废气)处理,变废为宝及保护环境的重要方法之 一。在处理对象和目的方面,它和机械选矿方法相同,都是处理原矿和使组分富集及综 合利用矿物资源。但其应用范围较机械选矿宽,除原矿外,还可处理某些中间产品,机 械选矿的尾矿以及可以从三废中回收有用组分。而在方法原理和产品形态方面则与机 械选矿法不同,机械选矿法是仅利用矿物的物理性质或物理化学性质的差异而不改变 矿物组成的分选过程。而化学选矿是利用矿物及其yi组分的化学性质的差异而改变矿物 组成的分选过程。前者是得到矿物精矿,后者是得到化学精矿。在一般情况下,两种精 矿皆需送冶炼处理才能得到金属。化学选矿法在原理上与处理矿物精矿的经典冶金 (水冷和火冷)有许多相似之处,都是利用化学、物理化学和化工的基本原理解决矿物加 工中的有关工艺问题,但其处理对象、产品形态和具体工艺过程又有很大差异,化学选矿处理的原料中有用组分含量低,各组分共生关系密切,组成复杂,有害杂质含量高,一 般只得到化学精矿,而冶炼处理的原料为矿物精矿,组成简单,得到的产品可供用户直 接使用。因此,化学选矿可看成是介于机械选矿和冶金处理的过渡性学科。

(二) 化学选矿过程

化学选矿过程一般包括下面三个主要工序:

1. 原料准备

包括破碎筛分、磨矿分级等作业,目的是使矿物原料碎、磨至一定的粒度,以使续后 矿物分解更完全。若续后为高温处理作业时,有时还需用某些机械选矿法除去原料中 的有害杂质,使矿物原料与化学药品配料,混匀,为高温作业创造较有利的条件。

2. 矿物分解

矿物分解的目的是使矿物原料同化学药剂作用,使矿物组分直接选择性的溶解于 溶液中,或经高温处理使矿物组分转变为易溶解的形态后溶于溶液中,从而达到有用组 分的分离和初步富集。矿物分解可用直接浸出法,或先经高温处理后用浸出和其它选 矿方法。高温化选可用焙烧法(氧化、还原、硫酸化、氯化等)和煅烧法。浸出法包括水 溶剂浸出(酸法、碱法、盐浸法、细菌浸出法等)和非水溶剂浸出法。矿物分解,有时是有 用组分的选择性溶解,有时是有害杂质的选择性溶解,二者皆可使有用组分富集和净 化。矿物分解后,可从溶液、浸渣和烟尘中综合回收各种有用组分。下同分解方法的组 合构成了某种矿物原料处理的独特工艺流程。

3. 化学精矿的制取

这一工序主要是从浸出液沉淀析出化学精矿,但有时也用高温处理方法(氯化物或 氧化物挥发)生产化学精矿。从浸出液中沉析化学精矿,一般可釆用化学沉淀法(如中 和水解法,难溶盐沉析法或蒸馏结晶法等)金属沉淀法(金属置换法,气体逐原法和电积 法等)从浸液中沉析化学精矿之前,一般需要用化学沉淀法,离子交换吸附法或有机 溶剂萃取法和离子浮选法进行净化分离,以除去某些有害杂质和得到高质量的化学精 矿。

图6-1为化学选矿的原则流程

对某一具体矿物原料的化学选矿工艺,都不一定要按上述一些工序一步步的进行, 如有的可不经焙烧而直接进行浸出;难选粗精矿浸出时一般浸出易浸部分,浸渣常为化 学产品。近年来发展了许多一步法工艺,如炭浆法、炭浸法、矿浆树脂法、矿浆电积法 等。这些工艺是在矿物原料浸出的同时,使有用组分不断地从浸出液中分离出来,从而 可强化浸出过程和简化流程,省去昂贵的固液分离作业,可大幅度地提高化选过程的经 济效益。

(三) 化学选矿的应用

化学选矿已被成功的用于处理某些黑色、有色、稀有金属和非金属矿物原料,如铁、

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锰、钛、铜、钨、锡、金、银、钽、铌、钻、镍、铀、钍、稀土、磷、高硫煤等。已大规模地用于从机械选矿尾矿、中间难选产品、难选原矿和废釆场、矿坑水中综合回收某些有用组分。其应用范围日益扩大,现已成为回收某些有用组分的常规方法之一。

近年来,化学选矿在我国应用进展很快。如釆用亚硫酸-浮选联合流程处理东川 汤丹难选氧化铜矿;釆用离析-浮选法处理石录难选铜矿;釆用高温还原氯化挥发法解 决云锡公司的以褐铁矿为主体的多金属难选氧化锡中矿的综合回收问题;应用化学选 矿和机械选矿法组成的各式各样联合流程来研究解决攀枝花钒钛磁铁矿的综合利用问 题。其它还有:铜官山铜矿的细菌浸出;杨家杖子铝矿中矿的盐浸;含镍钻低品位红土 矿的氨浸;黑钨矿、铀矿的碱浸以及包头铁矿综合回收稀土、萤石和铌等有价金属。

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