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6种常见的选矿方法,太详细了!
发表时间:2017-12-29   10:28:03

常用的选矿方法有重选法、浮选法、磁选法、电选法、化学选矿以及细菌选矿法。

微生物选矿

亦称“细菌选矿”。主要利用铁氧化细菌、硫氧化细菌及硅酸盐细菌等微生物从矿物中脱除铁、硫及硅等的选矿方法。铁氧化细菌能氧化铁.硫氧化细菌能氧化硫,硅酸盐细菌利用分解作用能从铝土矿物中脱除硅。除用于脱硫、脱铁和脱硅外,还可用于回收铜、铀、钴、锰和金等。

细菌选矿又叫细菌浸出,它是利用某些微生物的催化作用,使矿石中的金属溶解出来。例如有一种叫硫氧化细菌,具有使元素硫氧化的能力,在溶液中能生成硫酸。又一种叫铁氧化细菌,它具有把FeSO4加速氧化为Fe2(SO4)3的能力,使溶液中的Fe2(SO4)3含量大大增加。而H2SO4及Fe2(SO4)3溶液都是硫化矿及其他矿物的有效溶剂。

例如:在多金属硫化矿中一般都含有黄铁矿,在有水和氧存在的条件下,黄铁矿缓慢氧化,并生成FeSO4与H2SO4,其反应式为:

铁氧细菌在有氧与硫酸存在的条件下,则用极快的速度把FeSO4氧化成Fe2(SO4)3,其反应式为:

Fe2(SO4)3能把矿物中的金属溶解出来,例如对辉铜矿作用时,能生成CuSO4、FeSO4及S,其反应式为:

上式反应生成的FeSO4,可由铁氧化细菌进行再氧化,生成Fe2(SO4)3从而该反应在溶液中反复循环,浸出作用不断进行。如果溶液中有硫氧化细菌存在时,则会使反应生成的S被硫氧化细菌氧化生成H2SO4,这对矿石的浸出作用更为有效,其反应式为:

细菌浸出的优点:

(1)设备简单,操作方便,(2)适应于处理贫矿、废矿、尾矿及炉渣等,(3)可以综合浸出,综合回收多种金属,(4)目前对铜、铀的细菌浸出工艺比较成熟,并且铜的浸出液可以经萃取-电积法或铁置换-浮选法回收其中的铜。

细菌浸出的主要缺点是细菌的培养比较麻烦,浸出周期比较长。

国内有不少应用细菌选矿的实例,如广东某铜矿,安徽某铜矿老采区细菌浸出,湖南某铜矿等。现简介湖南某铜矿应用细菌浸出处理含铜尾矿的情况。

湖南某铜矿地表堆存着大量浮选尾矿与重选尾矿,浮选尾矿含铜0.11%~0.20%;重选尾矿含铜1.25%~1.50%,并且两种尾矿都含有稀有金属。

尾矿用细菌浸出的工艺流程如图7-7所示。由于尾矿粒度细,所以采用浸出池进行浸出。先加入酸,酸化水与矿石中的碱性脉石,待pH值达到2.0左右时,加入含菌高铁(Fe3+)的浸出液进行循环浸出,直至浸液的铜、稀有金属浓度很低为止。然后追加铜、稀有金属很低的细菌浸液,当浸出液浓度更低时,再水洗2~3天则可排料。

尾矿浸出时间为20天,浸出结果如表7-2所列。浸出液中的稀有金属经过吸附之后,尾液含铜约1.5~2.0克/升,采用铁置换法使铜沉淀为海绵铜,其化学反应式为:

(1)置换液含铜愈高愈好,含铁应尽可能少,pH=1.8%~2.0;

(2)当溶液pH值在1.5左右,铜浓度在2~4克/升时,耗铁比为铜的2.0~2.5倍;当pH值在2左右时,铜浓度较高时,耗铁比为铜的1.5倍;
(3)铁置换时间,这与温度、废铁质量和数量、溶液酸度及置换方式等因素有关。一般在温度大于20`C,通气情况下,六小时可以置换完毕;
(4)置换后立即排放尾液,调节尾液中的Fe2+浓度和酸度,并返回细菌培养液使用。

主要技术经济指标:

(1)铜的总回收率70%~75%;稀有金属的总回收率75~80%;
(2)海绵铜品位60%~650%;
(3)每吨矿耗硫酸40%~45公斤;每吨铜耗铁为2.5吨;
(4)折算纯金属铜每吨成本2000元。

重选法

重选法是根据矿物相对密度(通常称比重)的差异来分选矿物的。密度不同的矿物拉子在运动介质(水、空气与重滚)中受到流体动力和各种机械力的作用,造成适宜的松散分层和分离条件,从而使不同密度的矿粒拥有分离。

重力选矿(简称重选)是根据各种矿物的密度(通常称比重)的不同,因而在运动介质中所受重力、流体动力和其他机械力的不,从而实现按密度分选矿粒群的过程。矿物颗粒、形状将影响按密度分选的**性。

各种混合矿粒由于密度的差异,因而在运动的介质中(如水、密度大于水的重介质以及空气等)的沉降速度不,移动的程度也不同,从而达到使矿物分离,所有的重选过程都以矿粒在选别的介质中的沉降规律为基础的。

各种重选过程的共同特点是:

①矿粒间**存在密度(或粒度)的差异;

②分选过程在运动介质中进行;

③在重力、流体动力和其他机械力的综合作用下,矿粒群松散并按密度(或粒度)分层;

④分好层的物料,在运动介质的运搬下达到分离,并获得不同*终产品。

重选是一种历史悠久的选矿方法,在我国汉代就知道用重选法理锡矿石。由于重选方法简单,成本较低,而且日益发展完善,所以重选法目前仍然是钨锡矿及煤炭的主要选矿方法。在某些有色金属、黑色金属、贵金属及非金属矿的选别中也拥有了广泛的应用。

重力选矿中的按粒度分选过程(如分级、脱水等)几乎在一切选矿厂都是不可缺少的作业。

浮选法

浮选法是根据矿物表面物理化学性质的差别,经浮选药剂处理,使用矿物选择性地附着在气泡上,达到分选的目的。有色金属矿石的选矿,如铜、铅、锌、硫、钼等矿主要用浮选法处理,某些黑色金属、稀有金属和一些非金属矿石,如石墨矿、磷灰石等也用浮选法选别。

浮选过程要向矿浆中加入浮选药剂来改善与调节矿物的可浮性。使许多没有天然可浮性的矿物,经浮选药剂作用后,由不可浮变为可浮,或者相反。以便人为地控制矿物的可浮性。所以有人说浮选药剂是浮选技术的支柱,这是有道理的。浮选药剂的发展与浮选工艺的发展是分不开的,浮选的实践,促进了浮选药剂的研究,而浮选药剂的发展又促进了浮选技术的发展。

五大药剂

浮选药剂的用途及其基本类型如表6-2所示 。

浮选药剂是用来调整与控制浮选过程的。药剂的主要用途是:(1)加强矿物可浮性的差别,从而使矿物彼此间以及有用矿物和脉石间相互分离。(2)提高有用矿粒附着于气泡的速度和强度,(3)改善矿浆内细小而弥散气泡的形成条件,并为在矿浆表面形成稳定的矿化泡沫创造条件。

表6-2浮选药剂的用途及其基本类型

金银矿石的浮选

浮选工艺流程的选择通常是根据金银矿石的性质以及产品的规格来确定,常见的原则工艺流程有以下5种:

浮选工艺流程的选择通常是根据金银矿石的性质以及产品的规格来确定,常见的原则工艺流程有以下几种:

(1)浮选+浮选精矿氰化 将含金银石英脉的硫化矿经过浮选拥有少量精矿,再进行氰化处理。浮选精矿氰化与全泥氰化流程相比,具有不需将全部矿石细磨、节省动力消耗、厂房面积小、基建投资省等优点。

(2)浮选+精矿焙烧+焙砂氰化 该流程常用来处理难溶的金-砷矿石、金-锑矿石和硫化物含量特高的金-黄铁矿等矿石,焙烧的目的是除去对氰化过程有害的砷、锑等元素。

(3)浮选+浮选精矿火法处理 绝大多数含金银的多金属硫化矿石用此方法处理。浮选时,金银进入与其共生密切的铜、铅等金矿中,然后送冶炼厂回收金银。

(4)浮选+浮选尾矿或中矿氰化+浮选精矿就地焙烧氰化 此方案用来处理含有碲化金、磁黄铁矿、黄铜矿及其他硫化矿的石英硫化矿,矿石中能浮出硫化矿作精矿,然后为暴露硫化物中的金银,经焙烧再氰化处理。因浮选后的中、尾矿一般含金银尚高,要再氰化回收。

(5)原矿氰化+氰化尾矿浮选 当用氰化法不能完全回收矿石中与硫化物共生的金银时,氰化后的渣再浮选,可提高金银的回收率。

离析-浮选法

离析-浮选法是一种火法化学处理与浮选相结合的方法。例如难选氧化铜矿石的离析-浮选就是将矿石破碎到一定的粒度以后,混以少量的食盐 (0.1-1.0%)和煤粉(0.5-2.0%),隔氧加热至900度左右,矿石中的铜便以金属状态在碳粒表面析出,将焙砂隔氧冷却后经磨矿进行浮选,即得铜精矿。

离析-浮选法**的优点是能解决那些不能用常规选矿方法处理的矿石,它可以综合回收矿石中的有用金属。例如铜矿石中,当矿石中含有大量的硅孔雀石、赤铜矿及结合铜时,或是含有大量的矿泥时,这类矿石用浮选法往往指标很低,而用离析法则是比较有效的。

离析法还能处理氧化铜矿石与硫化铜矿石的混合矿石,并能综合回收金、银、铁等有用金属。此外,金、银、镍、铝、钴、锑、钯、铋、锡等几种金属的化合物是易于还原的并且易于生成挥发性的氯化物,也适应于用离析法处理。

离析法的缺点是成本较高,基建投资较大,费用也较高。估计离析法的基建投资约为同样能力浮选厂的两倍,费用也要高2—3倍。所以用离析法处理难选的氧化铜矿石时,认为原矿中的铜品位应大于2%方能拥有较好的经济效果。所以离析法仅用于解决那些不能用其他方法处理的矿石。因此在采用此法之前,应对处理的矿石作**的研究,若能用其他方法处理,就不宜用离析法。

铜离析三大阶段

离析过程比较复杂,虽然对铜的离析已经做了不少的实验研究工作,但对一些问题至今仍有不同的见解。多数认为氧化铜矿的离析过程大致分为三个阶段。

(1)食盐的分解阶段,离析过程中,首先是食盐与矿石中的结晶水在700℃温度下生成氯化氢。其反应式如下:

(2)氯化亚铜的挥发阶段 氯化氢与氧化铜矿物作用,产生可挥发性的氯化亚铜,氧化铜矿物的种类较多,为简明起见,用简单的Cu2O作代表,其反应式为:

(3)还原和离析作用阶段,氯化亚铜蒸氧被氢(与碳粒吸附的氢)还原而生成离析铜并覆盖在炭粒上。其反应式为:

离析铜(Cu)用浮选法可以有效的加以回收,氯化亚铜还原所产生的氯化氢(再生的HC1)能继续和氧化铜矿物作用生成氯化亚铜,使上述反应周期循环发生。

影响离析过程的因素较多,其中较为主要的有下列因素。

(1)矿石性质 矿石粒度及矿石的物质组成都要影响离析过程,尤其是处理含钙质脉石时,特别是方解石、石灰石等,氧化钙的生成将妨碍铜的离析。

(2)温度的影响 温度直接影响氯化反应速度,准确控制温度是进行离析过程的一个重要条件。离析温度的上限既决定于矿石性质和热交换条件,也决定于经济因素。若离析温度高,不仅浪费燃料,而且引起物料的烧结,出现结窑皮现象,若温度在离析温度以下,则会使离析效果变坏。

(3)停留时间 物料在离析窑的停留时间取决于窑的体积、物料的相对密度、物料的通过速度,总之物料在窑内的停留时间应足以达到较高的回收率为好。

(4)还原条件 还原条件对离析过程的影响是很大的,适度的还原条件有利于氯化反应的进行。

(5)氯化剂用量 食盐本身对氯化反应没有影响,离析的引发反应是依靠食盐水解产生的氯化氢,而氯化反应速度与氯化氢压力成正比。食盐的加入量过少,则氯化氢的供应就不能满足起始氯化反应速度的需要。食盐的用量过大也是有害的,它会溶解氯化亚铜,降低离析回收率。

(6)水蒸汽 水蒸汽对氯化剂的分解及氯化氢的生成具有重要作用。实验证明,矿石如果丧失了结晶水,则离析过程不能进行。

磁选法

磁选是利用各种矿物磁性的差异,在磁选机的磁场中进行分选的一种选矿方法。如图4-1所示,当具有不同磁性的矿粒通过磁选机的磁场时,必然要受到磁力和机械力的作用。由于磁性较强的矿粒与磁性较弱的矿粒所受的磁力不同,便产生不同的运动轨迹,从而把矿粒按其磁性不同选分为两种或多种单独的选矿产品。

磁选广泛应用于黑色金属矿石的选别、有色和稀有金属矿的精选、重介质选矿中介质的回收、从非金属矿物原料中除去含铁杂质、排出铁质物件保护破碎机和其他设备、从冶炼的钢渣中回收废钢以及从和生活污水中除去污染物。

近年来,由于高场强与高梯度磁选机的发展,磁选法的应用领域还在扩大,如用于除去化学药品、药物中的顺磁性粒状杂质等。

目前,国内外使用的磁选机种类很多,分类方法不一,根据不同特征有以下几种分类方法。

(1)按磁选机的磁源可分为永磁磁选机与电磁磁选机。

(2)根据磁场强弱可分为:

①弱磁场磁选机,磁极表面磁场强度Ho = 72~136千安/米,磁场力HgradH= (2. 5~5.0)×1011安2/米3;

②中磁场磁选机,磁极表面磁场强度Ho =160~480千安/米;

③强磁场磁选机,磁极表面磁场强度Ho =480~1600千安/米,磁场力HgradH=(1. 5~6. 0) × 1013安2/米3。

(3)按选别过程的介质可分为干式磁选机与湿式磁选机。

(4)按磁场类型可分为恒定磁场、脉动磁场和交变磁场磁选机。

(5)按机体外形结构分为带式磁选机、筒式磁选机、辊式磁选机、盘式磁选机、环式磁选机、笼式磁选机和滑轮式磁选机。

其中主要以磁场强度、选别介质结构型式来区分。

弱磁选机主要用于选别强磁性矿物,如磁铁矿、钛磁铁矿、硅铁。以前工业上多为电磁磁系,机体外形多为筒式与带式,目前多为永磁磁系及圆筒形,并以湿式应用较为广泛。

过去国内外在强磁场磁选机方面主要采用分选粒度较粗的干式强磁选机来选别有色金属和稀有金属矿物,近十年来,为了选别品位低、嵌布粒度细及矿物组成复杂的弱磁性矿物,已经研制了多种形式的湿式强磁选机,如环式、笼式、圆盘式。

中等磁场磁选机主要用来分选局部氧化的强磁性矿石。

磁流体选矿

磁流体选矿是磁选中的新工艺,包括磁流体静力分选和磁流体动力分选。

它是以特殊的流比(如顺磁性溶液、铁磁性胶粒悬浮液和电解质溶液)作为分选介质,利用这些特殊流体在磁场或磁场和电场的联合作用下产生的“加重”作用,按矿物的磁性和密度的差异或磁性、导电性和密度的差异而使不同矿物实现分离的一种选矿方法。当矿物之间磁性差异小,而密度或导电性差异较大时,采用磁流体选矿方法可实现有效分离。

包括磁流体静力分选和磁流体动力分选:后者是在磁场(均匀或不均匀)与电场的联合作用下,以强电解质溶液为分选介质,根据矿物之间密度、比磁化系数和导电率的差异,而使不同矿物分离的一种选矿方法,适用于对回收率要求不高的矿石的粗选;前者与重液分选具有相似之处,是以顺磁液体和铁磁性胶体(水基液或有机溶剂液)悬浮液为分选介质,在重力场、离心力场和磁场的作用下,浮沉分离固体颗粒,可作为金刚石选矿中精选方法之一。

由于磁流体具有磁性,若在不同磁场的作用下产生变化的密度梯度分布,便可以替换传统的重介质选矿中的加重介质进行有效的重介选矿,这便是磁流体分选。

电选法

全称电力选矿法。根据矿石矿物和脉石矿物颗粒导电率的不同,在高压电场中进行分选的方法。包括电选、电分级、摩擦带电分选、高梯度分选、介电分选、电除尘等内容。

矿物的电性质是电选的依据,两种矿物的电性质不同,才有可能进行电选。表示矿物电性质的参数主要有矿物的介电常数、电导率及相对电阻、电热性、比导电度及整流性等。

介电常数以符号ε表示,ε越大表示矿物的导电性越好,反之则导电性差。一般情况下,ε>10~12以上者属于导体,能利用通常的高压电选分开,而低于此数值者则难以采用常规的电选法分选。

通常电选中所指矿物电阻是当矿物粒度d=1毫米时的电阻,即欧姆值。当矿物电阻小于106Ω时,表明其导电性较好,电阻大于106Ω而小于107Ω者,导电性中等,电阻大于107Ω者,其导电性差,不能采用常规电选分离。

矿物的比导电度是表示电子流人或流出矿粒难易的量,常用使矿粒上电子流的****电压与石墨上电子流出的****电压之比来表示,数值越大,使矿物仁电子流出的电压越高,导电性越差。

有些矿物只有当高压电极带负电时才作为导体矿分出,而另一垫矿物则只有高压电极带正电时才作为导体矿分出,而有些矿物无论高压电极正负如何,均能作为导体矿分出,矿物的这种性质叫整流性。只获得负电的矿物叫负整流性,如石英、锆英石等;只获得正电荷的矿物叫正整流性,如方解石等;不论电极带正电或负电,矿物均能获得电荷,叫全整流性,如锡石、磁铁矿等。

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