化学选矿试验

1、第七章 化学选矿试验 概述 1 2 3 焙烧试验 浸出试验 第一节 概述 原因：有许多难于用现有的物理选矿方法单独 进行处理，如低品位难选氧化矿和混合铜矿、难 选含铜铁矿等等。由于这些矿产嵌布粒度细、品 位低、矿物之间赋存状态复杂，因而难于用物理 选矿方法达到矿物完全分离和富集的目的。 应用：提高精矿品位；减少精矿杂质；处理物 理化学性质相近的中间产品；处理尾矿或选矿厂 老尾矿；与物理选矿方法联合或单独处理；单用 物理方法难以处理的各种法原料。 第二节 焙烧试验 焙烧试验包括：还原焙烧、氯化焙烧、硫酸化焙烧、 硫化焙烧和挥发焙烧等。 焙烧试验焙烧试验的目的：矿石中某些组分在一定的气氛 下加热到

2、一定温度发生化学变化，为后续的物理选矿 或浸出作业创造必要的条件，达到有用组分与无用组 分分离的目的。 实验室焙烧试验的常用设备：管炉、坩埚炉、马 弗炉、实验室型竖炉、实验室型转炉和实验室型沸腾 炉等。炉型的选择，一般根据试验要求的深度和矿石 的性质（主要是粒度）决定。 影响焙烧效果最重要的因素：温度、气氛、粒度、 时间、添加剂的种类和用量、空气过剩系数等。这 些因素的控制与所采用的方法有关。 一，还原焙烧一，还原焙烧 还原焙烧是在还原剂(C、C0和H2等)存在条件下把矿 石加热到适当温度(550750)，此时赤铁矿和褐铁矿被 还原为磁铁矿。 ( (一一) )还原焙烧试验装置和操怍还原焙烧试验

3、装置和操怍 在实验室管式焙烧炉中用煤气作还原剂进行磁化焙烧的装 置如图所示。 试验时试料粒度30mm，试料重量1020 g。将试样装 在瓷舟中送入反应瓷管内，瓷管两端用插有玻璃管的胶塞塞紧， 使一端作为煤气和氮气入口，另一端扣煤气灯联接。然后，往 瓷管中通入氮气：驱除瓷管中的空气。焙烧炉接上电源对炉子 进行预热，用变阻器或自动控温器控制炉温到规定的温废，切 断氮气，通入一定流量的煤气，开始记录还原时间。此时注意 立即点燃煤气灯，以烧掉多余的煤气。焙烧过程中应控制炉温 恒定，还原到所需时间后，切断煤气，停止加热，改通氮气冷 却到200以下(或将瓷舟移入充氮的密封容器中，水淬冷却)， 取出焙烧矿，

4、冷却至室温，然后将焙烧好的试样送去进行磁选 试验(一般用磁选管磁选)，必要时可取样送化学分析。没有氮 气时，可直接用水淬冷却试样。 图7一l还原焙烧装置 l一氯化钙干燥管，2一压力计，3一气体流量计， 4一反应瓷 管，5一管状电炉，6一热电偶，7一高温表，8一煤气灯 用固体还原剂(煤粉、炭粉等)时，还原剂粒度一般 小于试料粒度，如还原时问长，可粗些，反之则细些， 但也不能太细，否则很快燃烧完，还原不充分。试验 时，需将还原剂粉末同试样混匀后，直接装到瓷管或 瓷舟中，送入管状电炉或马弗炉内进行焙烧。 对于粉状物料的焙烧，要求物料与气相充分接触， 也可用实验室型沸腾焙烧炉，其装置如下图所示。 当要

5、求做磁选机单元试验时，需较多的焙烧矿量， 可用较大型的管状电炉，如瓷管直径为100mm，一次 可焙烧5001000 g试样。 ( (二二) )还原焙烧试验的内容和注意事项还原焙烧试验的内容和注意事项 焙烧温度和焙烧时间是相互关联的一对因素。焙烧 温度低时，加热时间要长，还原反应速度慢，还原剂用 量增加，温度过低时则不能保证焙烧矿的质量。温度过 高时容易产生过还原，使焙烧矿磁性变弱。试样还原时 不仅与焙烧温度有关，还取决于试样粒度大小、矿石性 质、还原剂成分等，因而必须通过试验考查确定焙烧条 件。 实验室还原焙烧试验结果，可以说明这种铁矿石还 原焙烧的可能性及指标，所得到的适宜焙烧条件可供工 业

6、焙烧炉设计参考。 还原焙烧试验时需注意如下事项注意如下事项：(1)焙烧矿样必须 放在炉内恒温区；(2)热电偶热端应放在恒温区；(3)经 常检查瓷管，如坏了漏气，必须马上更换；(4)如矿样含 结晶水高，应先预热，去掉水份，使物料较疏松有利于 还原。 ( (三三) )还原焙烧矿质量检查还原焙烧矿质量检查 (1)计算还原度 式中R还原度()； WFeO焙烧矿中FeO含量()； WFe焙烧矿全铁含量()。 100(% ) FeO TFe W R W 在理想还原焙烧的情况下，当矿石中的Fe2O3全部还 原为FeO时，焙烧矿的磁性最强。由于Fe3O4系一个分子的 Fe2O3与一个分子的FeO结合而成，故当

7、全部还原时，矿石 中的Fe2O3与FeO之分子数量相等，焙烧矿的还原度为 42.8%，这时还原焙烧效果最好。如R值大干42.8，说明 矿石过还原，小于42.8则欠还原。无论是过还原还是欠 还原，矿石的磁性均降低。 (2)用磁选管、磁性铁分析仪以及实验室型磁选机进行 检查。方法见磁性分析和磁选试验有关部分。 (3)焙烧矿石在现场可用磁铁(或永磁块等)检查磁性， 或者通过磁滑轮进行检查。 磁化焙烧试验结果记录于下表中：磁化焙烧试验结果记录于下表中： 二、氯化焙烧试验二、氯化焙烧试验 实验室氯化焙烧试验一般采用实验室型焙烧炉。 氯化焙烧通常分高温氯化挥发焙烧法、中温氯化 焙烧法、离析法(即氯化还原焙

8、烧法，又称金属化焙烧 法)。 (1)高温氯化挥发焙烧在高温下将欲提取的金属呈 氯化物挥发出来而与大量脉石分离，并于收尘器中捕 集下来，然后进行湿法处理分离提取有价金属。此法 一般具有金属同收率高、富集物浓度大而数量小、便 于提取的优点，但有耗热能多、对设备腐蚀性强的弱 点。 (2)中温氯化焙烧在不高的温度下，将欲提取的金 属转化为氯化物或硫酸盐，然后通过浸出焙砂以分离 脉石，从浸出液中分离提取有价金属。此法一般耗能 不多，易于实现，但金属回收率低，富集浓度稀，体 积大，回收不便，且进一步处理的设备庞大。 (3)离析法 将矿石配以少量的煤(或焦炭)和食盐(或 CaCI2等)，在中性或弱还原性的气

9、氛中进行焙烧，使金 属生成氯化物挥发出来，并在炭粒表面上被还原成金属， 金属细粒附在炭粒表面上，下一步用选矿方法或用氨浸 进行分离。这一方法适用于含铜、金、银、铅、锑、铋， 锡、镍、钻等金属矿石。此法比一般氯化冶金的方法耗 用的氯化剂少，成本比较低，因此受到人们应有的重视。 采用离析法处理各种难选铜矿石，可以获得较高 的选别指标。但是这种方法存在着成本高、技术操作 复杂以及机械设备容易腐蚀(湿法收尘时)等方而的缺 点。因而实验室试验结果必须经半工业试验验证，仔 细确定工艺流程、设备和工艺条件后才能用于生产。 第三节 浸出试验 浸出是利用化学试剂选择性地溶解矿物原料中某些 组分的工艺过程。套用组

10、分进入溶液，杂质和脉石等不 需浸出的组分留在渣中从而达到彼此分离。根据矿物原 料的性质不同，可以预先焙烧而后浸出，也可以直接浸 出。 根据所选择的溶剂不同，浸出可分为水浸、酸浸 (如盐酸、硫酸、硝酸等)、碱浸(如氢氧化钠、碳酸 钠、硫化钠和氨)等。根据浸出压力不同，又可分为 高压和常压浸出。从浸出方式不同，又可分为渗滤浸 出和搅拌浸出；渗滤浸出又可分为池浸、堆浸和就地 浸等。 一、浸出试验的步骤一、浸出试验的步骤 (一)试样的采取和加工 试样的采取和加工方法与一般选矿试验样品相同。 (二)拟订试验方案 根据试样的产品性质，确定浸出方案。在什么情况 下采用何种浸出方案，必须根据浸出试料性质作具体

11、分 析。 (三)条件试验 条件试验的目的是在预先试验基础上，系统地对每 一个影响浸出的因素进行试验，找出得到最佳浸出率的 适宜条件。 (四)连续性试验和其它试验 对于浸出试样性质复杂和采用新设备新工艺的情况 下，为保证工艺的可靠性和减少建厂后的损失，一般要 进行半工业试验和工业试验。 二、浸出试验设备和操作二、浸出试验设备和操作 (一)常压浸出设备和操作 常压浸出常压浸出是指在实验室 环境的大气压力下进行浸出。 按其浸出方式不同，分为搅 拌浸出和渗滤浸出。 1搅拌浸出 搅拌浸 出主要用于浸出细粒和矿 泥，浸出时间短，应用广 泛。 2渗滤浸出 堆浸是在采矿场附近宽 广而不透水基地上，把低 品位矿石堆积1020m高 进行浸出，物料粒度 100mm0.075mm；就地浸 出是在未采掘的矿床中， 或在坑内开采和露天开采 的废坑中用细菌浸出，即 利用某些微生物及其代谢 产物氧化、溶浸矿石。 ( (二二) )高压浸出设备和操作高压浸出设备和操作 高压浸出设备是指高于实验室环境下的大气压力下 进行浸出，由几个大气压至几十个大气压。一般是往l 2L机械搅拌式电加热高压釜(见图76)中