矿物加工(2-7)

1、矿物加工学（矿物加工学（2 2）矿物加工方法：矿物加工方法： 粉体加工粉体加工 分离加工分离加工 改性加工改性加工 成型加工成型加工 矿物加工目的：矿物加工目的： 矿物原料矿物原料 矿物材料矿物材料 环境保护环境保护绪论（矿物加工过程与矿物加工学）绪论（矿物加工过程与矿物加工学）选矿过程：选矿过程： 粉体粉体 分选分选 脱水脱水典型的矿物加工过程典型的矿物加工过程典型的过程工艺典型的过程工艺 （单元操作）（单元操作）矿物加工过程矿物加工过程矿物加工学（矿物加工学（2 2）矿物加工学（矿物加工学（1）矿物加工学（矿物加工学（2）第一篇第一篇 固液分离技术固液分离技术第三篇第三篇 矿物加工实践矿物

2、加工实践第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理绪论（矿物加工过程与矿物加工学）绪论（矿物加工过程与矿物加工学）矿物加工学矿物加工学教材与教学参考书：选矿学；选煤厂固液、固气分离技术；教材与教学参考书：选矿学；选煤厂固液、固气分离技术； 辅助教学资料辅助教学资料矿物加工学（矿物加工学（2 2）第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理 一、矿物的化学处理一、矿物的化学处理 二、煤炭的化学脱灰二、煤炭的化学脱灰第二章第二章 矿物生物处理矿物生物处理 一、生物冶金技术一、生物冶金技术 二、煤炭生物脱硫二、煤炭生物脱硫矿物加工学（矿物加

3、工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理一、矿物的化学处理一、矿物的化学处理 矿物的化学处理是一种化学加工方法。它以矿物的化学处理是一种化学加工方法。它以矿物原料为加工对象，利用不同矿物在化学性质矿物原料为加工对象，利用不同矿物在化学性质上的差异，采用化学处理或化学处理与物理选矿上的差异，采用化学处理或化学处理与物理选矿相结合的方法，使有价组分得以富集和提纯，最相结合的方法，使有价组分得以富集和提纯，最终产出化学精矿或单独产品（金属或金属化合终产出化学精矿或单独产品（金属或金属化合物）。物）。矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一

4、章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理1 1 化学选矿的特点化学选矿的特点优点：优点： 1 1）化学处理不嫌矿石）化学处理不嫌矿石“贫贫”、“细细”、“杂杂”，对原料，对原料的适应性广；有利于矿产的综合利用。的适应性广；有利于矿产的综合利用。 2 2）最终产品纯度高。除形成化学精矿外，还可生产较纯的）最终产品纯度高。除形成化学精矿外，还可生产较纯的化合物以至金属，直接满足社会需求或供应金属加工市场化合物以至金属，直接满足社

5、会需求或供应金属加工市场。缺点：缺点： 1 1）因试剂较贵或消耗较大而造成试剂费用较高；）因试剂较贵或消耗较大而造成试剂费用较高； 2 2）因介质腐蚀性强而造成设备投资大和材料费用高。）因介质腐蚀性强而造成设备投资大和材料费用高。矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理化学选矿与物理选矿、冶炼的关系化学选矿与物理选矿、冶炼的关系化学选矿与物理选矿：化学选矿与物理选矿： 选矿依据：物理与物理化学性质的差异选矿依据：物理与物理化学性质的差异 化学性质的差异化学性质的差异 选矿对象：相对易选的富矿选矿对象：相对易选的

6、富矿 细贫杂等难选矿；细贫杂等难选矿；“三废三废”资源化资源化 原料形态：原矿原料形态：原矿 难选原矿，物理选矿的中矿、尾矿，难选原矿，物理选矿的中矿、尾矿，“三废三废”资源资源 分选本质：分离富集，不改变矿物自身组成分选本质：分离富集，不改变矿物自身组成 化学处理，改变矿物自身组成与结构化学处理，改变矿物自身组成与结构 产品形态：矿物精矿产品形态：矿物精矿 化学精矿化学精矿矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理化学选矿与冶炼化学选矿与冶炼 ： 相似之处：利用化学、物理化学、化工的基本原理解决相似之处：利用化

7、学、物理化学、化工的基本原理解决 矿物加工中的有关工艺问题。矿物加工中的有关工艺问题。 处理对象：矿物原料，细、贫、杂。处理对象：矿物原料，细、贫、杂。 分选精矿分选精矿 产品形态：化学精矿产品形态：化学精矿 纯金属纯金属 工艺过程：具体工艺过程工艺过程：具体工艺过程 因此，化学选矿过程较冶金过程承受更大的经济与技术压力，它必因此，化学选矿过程较冶金过程承受更大的经济与技术压力，它必须采用有别于冶金常用的方法与工艺，才能在处理低价值的难选矿物原须采用有别于冶金常用的方法与工艺，才能在处理低价值的难选矿物原料中取得经济效益，这样就形成了化学选矿自身的独特方法与工艺。料中取得经济效益，这样就形成了

8、化学选矿自身的独特方法与工艺。 图图 化化学学选选矿矿与与物物理理选选矿、矿、冶冶炼炼的的关关系系矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理2 2 化学选矿的一般过程化学选矿的一般过程1 1）原料准备：矿物原料的破、磨、配料；预先富集。）原料准备：矿物原料的破、磨、配料；预先富集。2 2）焙烧：使目的组分矿物转变为易浸的或易于物理分选的形态，部分）焙烧：使目的组分矿物转变为易浸的或易于物理分选的形态，部分 杂质分解挥发或转变为难浸的形态，且可改变原料的结构构造。杂质分解挥发或转变为难浸的形态，且可改变原料的结构构

9、造。3 3）浸出：使有用组分或杂质组分选择性地溶于浸出液中，从而使两种组分）浸出：使有用组分或杂质组分选择性地溶于浸出液中，从而使两种组分 分离。一般情况下浸出含量少的组分。分离。一般情况下浸出含量少的组分。4 4）固液分离：采用沉降倾析、过滤和分级等方法处理浸出液，以获得供后）固液分离：采用沉降倾析、过滤和分级等方法处理浸出液，以获得供后 续处理的澄清溶液或含少量细矿粒的稀矿浆。续处理的澄清溶液或含少量细矿粒的稀矿浆。5 5）侵出液净化：采用化学沉淀法、离子交换法或溶液萃取法等进行净化分）侵出液净化：采用化学沉淀法、离子交换法或溶液萃取法等进行净化分 离，以获得有用组分含量高的净化溶液离，以

10、获得有用组分含量高的净化溶液6 6）制取化学精矿：从净化液中采用化学沉淀法、金属置换法、金属沉积法）制取化学精矿：从净化液中采用化学沉淀法、金属置换法、金属沉积法 以及物理选矿法，沉淀析出化学精矿。以及物理选矿法，沉淀析出化学精矿。 图图 化化学学选选矿矿的的原原则则流流程程图图矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理 3 3 常见的化学选矿方法常见的化学选矿方法 1 1）矿石焙烧）矿石焙烧 2 2）矿物浸出）矿物浸出 3 3）离子交换）离子交换 4 4）溶剂萃取）溶剂萃取 5 5）离子沉淀）离子沉淀 6 6）

11、置换沉淀）置换沉淀 7 7）金属沉积）金属沉积矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理1 1 矿石焙烧矿石焙烧 在适当气氛中加热矿物原料至低于矿物组分熔点温度，使目在适当气氛中加热矿物原料至低于矿物组分熔点温度，使目的组分与炉气发生化学反应转变成适于后续作业所要求的形态的组分与炉气发生化学反应转变成适于后续作业所要求的形态的过程，称为焙烧。的过程，称为焙烧。 1 1）氧化焙烧：在氧化气氛中加热硫化矿，使炉中的氧部分）氧化焙烧：在氧化气氛中加热硫化矿，使炉中的氧部分或全部取代矿物中的硫，形成金属氧化物。或全部取代

12、矿物中的硫，形成金属氧化物。 2 2）硫酸化焙烧：使金属氧化物或硫化物转变成可溶于水的）硫酸化焙烧：使金属氧化物或硫化物转变成可溶于水的金属硫酸盐。金属硫酸盐。 3 3）氯化焙烧：在氧化或还原性气氛中加热矿物原料，使之）氯化焙烧：在氧化或还原性气氛中加热矿物原料，使之与氯气或固态氯化剂发生化学反应，生成可溶性金属氯化物或与氯气或固态氯化剂发生化学反应，生成可溶性金属氯化物或挥发气态金属氯化物。挥发气态金属氯化物。矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理 4 4）离析焙烧：在中性或弱还原气氛中加热矿物，使有价组分

13、）离析焙烧：在中性或弱还原气氛中加热矿物，使有价组分与固态氯化剂反应生成挥发性气态金属氯化物并随即以金属形态与固态氯化剂反应生成挥发性气态金属氯化物并随即以金属形态沉积在炉料中的碳炙还原剂表面。沉积在炉料中的碳炙还原剂表面。 5 5）还原焙烧：在还原气氛中使金属氧化物还原成金属形态。）还原焙烧：在还原气氛中使金属氧化物还原成金属形态。 6 6）磁化焙烧：在适当控制的还原性气氛中，使弱磁性赤铁矿）磁化焙烧：在适当控制的还原性气氛中，使弱磁性赤铁矿还原成强磁性的磁铁矿。还原成强磁性的磁铁矿。 7 7）加盐焙烧：为从矿物中提取钒、钨、铬等有价金属，焙烧）加盐焙烧：为从矿物中提取钒、钨、铬等有价金属，

14、焙烧过程中加入硫酸钠、氯化钠、碳酸钠等添加剂使之生成可溶性钒过程中加入硫酸钠、氯化钠、碳酸钠等添加剂使之生成可溶性钒酸钠、钨酸钠和铬酸钠等。酸钠、钨酸钠和铬酸钠等。 8 8）煅烧：是碳酸盐加热分解过程，如菱铁矿煅烧、石灰石煅）煅烧：是碳酸盐加热分解过程，如菱铁矿煅烧、石灰石煅烧。烧。 矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理2 2 矿物浸出矿物浸出 浸出是溶剂选择性地溶解矿物原料中某组分的工艺过程。矿物浸出是溶剂选择性地溶解矿物原料中某组分的工艺过程。矿物原料浸出的任务，是选择适当的溶剂使矿物原料中的目的组分选

15、择性原料浸出的任务，是选择适当的溶剂使矿物原料中的目的组分选择性地溶解于溶液中，达到有用组分与杂质组分或脉石组分相分离的目的。地溶解于溶液中，达到有用组分与杂质组分或脉石组分相分离的目的。 因此，浸出过程本身是一个目的组分提取与分离的过程。因此，浸出过程本身是一个目的组分提取与分离的过程。 浸出的原料一般是难于用物理选矿法处理的原矿、物理选矿的中浸出的原料一般是难于用物理选矿法处理的原矿、物理选矿的中矿、不合格精矿、化工和冶金过程的中间产品等。矿、不合格精矿、化工和冶金过程的中间产品等。 依浸出过程物料的运动方式，可分为渗滤浸出和常温浸出。渗滤依浸出过程物料的运动方式，可分为渗滤浸出和常温浸出

16、。渗滤浸出是浸出试剂在重力作用下自上而下或在压力作用下自下而上通过浸出是浸出试剂在重力作用下自上而下或在压力作用下自下而上通过固定物料层的浸出过程。搅拌浸出是将磨细的物料与浸出试剂在搅拌固定物料层的浸出过程。搅拌浸出是将磨细的物料与浸出试剂在搅拌槽中进行强烈搅拌的浸出过程。槽中进行强烈搅拌的浸出过程。矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理 依浸出试剂种类，浸出可进一步分为：依浸出试剂种类，浸出可进一步分为： 酸酸 法：法： 硫酸、盐酸、硝酸、亚硫酸硫酸、盐酸、硝酸、亚硫酸 碱碱 法：法： 碳酸钠、苛性钠、氨水

17、、硫化钠碳酸钠、苛性钠、氨水、硫化钠 盐盐 浸：浸： 氯化钠、氯化铁、氯化铜、硫酸铁、次氯酸钠氯化钠、氯化铁、氯化铜、硫酸铁、次氯酸钠等等 细菌浸出：细菌浸出： 硫酸铁硫酸铁 + 菌种菌种 + 硫酸硫酸 水水 浸：浸： 水水矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理3 3 离子交换离子交换 离子交换净化法是溶液中的目的组分离子与固态离子交换剂离子交换净化法是溶液中的目的组分离子与固态离子交换剂之间进行多相复分解反应，使目的组分优先由液相转入固态交换之间进行多相复分解反应，使目的组分优先由液相转入固态交换剂，这一过

18、程称为剂，这一过程称为“吸附吸附”。然后用适当的试剂淋细被目的组分。然后用适当的试剂淋细被目的组分饱和了的离子交换剂，使目的组分重新转入溶液，从而达到净化饱和了的离子交换剂，使目的组分重新转入溶液，从而达到净化与富集的目的。后一过程叫与富集的目的。后一过程叫“淋洗淋洗”、“洗提洗提”或或“洗脱洗脱”。通。通常把这两个过程简称常把这两个过程简称“离子交换离子交换”或统称为或统称为“吸附吸附”。 吸附与淋洗是离子交换的两个最基本作业，一般在吸附和淋吸附与淋洗是离子交换的两个最基本作业，一般在吸附和淋洗作业后均有洗涤作业。吸附后的冲洗是为了洗去吸附原液和亲洗作业后均有洗涤作业。吸附后的冲洗是为了洗去

19、吸附原液和亲和力较小的杂质组分，淋洗后的冲洗是为了除去树脂床中的淋洗和力较小的杂质组分，淋洗后的冲洗是为了除去树脂床中的淋洗液。液。矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理图图 离子交换净化原则流程图离子交换净化原则流程图矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理4 4 溶剂萃取溶剂萃取 金属从一个液相转入与该液相互不相溶的另一个液相的物质转金属从一个液相转入与该液相互不相溶的另一个液相的物质转相过程，称为溶剂萃取。这两相当中，其

20、中一相为含有有价组分的相过程，称为溶剂萃取。这两相当中，其中一相为含有有价组分的水溶液，另一相为有机溶剂。水溶液，另一相为有机溶剂。 溶剂萃取过程（循环）至少包括两个相反的步骤。首先将萃取溶剂萃取过程（循环）至少包括两个相反的步骤。首先将萃取原液与有机相充分混合，使有机组分选择性地萃入有机相，这一步原液与有机相充分混合，使有机组分选择性地萃入有机相，这一步叫正萃取（或萃取）；两相分离之后进入第二步，即将负载有机相叫正萃取（或萃取）；两相分离之后进入第二步，即将负载有机相与反萃剂充分混合，使目的组分定量地转入反萃液，这一步叫反萃与反萃剂充分混合，使目的组分定量地转入反萃液，这一步叫反萃取。两相分

21、离之后，水相送续后处理，有机相返回萃取。为提高分取。两相分离之后，水相送续后处理，有机相返回萃取。为提高分离效率，而又不降低回收率，常在正反萃取之间引进对负载有机相离效率，而又不降低回收率，常在正反萃取之间引进对负载有机相进行洗涤。进行洗涤。矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理图图 溶剂萃取过程（循环）溶剂萃取过程（循环）矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理5 5 离子沉淀离子沉淀 借助沉淀剂的作用，使溶液中的目的组分（

22、离子）选择性地呈借助沉淀剂的作用，使溶液中的目的组分（离子）选择性地呈难溶化合物形态沉淀析出的过程。称为离子沉淀。难溶化合物形态沉淀析出的过程。称为离子沉淀。 当被沉淀组分为杂质离子而有价组分留在溶液中时，通常称为当被沉淀组分为杂质离子而有价组分留在溶液中时，通常称为净化；反之则称为难溶化合物的制取过程。若难溶化合物为最终产净化；反之则称为难溶化合物的制取过程。若难溶化合物为最终产品时，则称为化学精矿或单独产品。沉淀物通常为各种难溶盐类、品时，则称为化学精矿或单独产品。沉淀物通常为各种难溶盐类、难溶硫化物和难溶氢氧化物。难溶硫化物和难溶氢氧化物。矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿

23、物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理6 6 置换沉淀置换沉淀 在水溶液中，用较负电性的金属取代较正电性的金属的过程在水溶液中，用较负电性的金属取代较正电性的金属的过程称为置换沉淀，简称沉淀。称为置换沉淀，简称沉淀。 置换是一种氧化还原反应，即较负电性的金属失去电子，成置换是一种氧化还原反应，即较负电性的金属失去电子，成为金属离子存在于溶液之中，而被置换的金属离子则获得电子，为金属离子存在于溶液之中，而被置换的金属离子则获得电子，在置换金属的表面上沉积下来。在置换金属的表面上沉积下来。 从热力学角度，任何较负电性的金属均可从溶液中置换出较从热力学角度，任何

24、较负电性的金属均可从溶液中置换出较正电性的金属。正电性的金属。 部分金属在水溶液中的电极电位如下表。部分金属在水溶液中的电极电位如下表。 矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理表表 部分金属在水溶液中的电极电位部分金属在水溶液中的电极电位矿物加工学（矿物加工学（2 2）第一章第一章 矿物化学处理矿物化学处理第二篇第二篇 矿物的生物与化学处理矿物的生物与化学处理7 7 金属沉积金属沉积 金属电解精练：将粗金属作为阳极，以同种纯金属作为阴极，金属电解精练：将粗金属作为阳极，以同种纯金属作为阴极，以该金属盐溶液作为电解液组成电解槽。这样，目的组分既可在以该金属盐溶液作为电解液组成电解槽。这样，目的组分既可在阳极溶解，又可在阴极析出，从而得到提纯的过程。阳极溶解，又可在阴极析出，从而得到提纯的过程。 该电解的特点为：溶解阳极电解。该电解的特点为：溶解阳极电解。 金属沉积又称不