化学选矿完整版

1.化学选矿：所谓化学选矿是基于矿物组分的化学性质的差异，利用化学方法改变矿物的性质，使目标组分或杂质组分选择性地溶于浸出溶剂中，从而达到分离的目的。化学选矿广泛地用于处理各种难选的黑色金属、有色金属、贵金属和非金属矿产资源的开发。2.化学选矿与物理选矿的区别重选、浮选、磁选、电选等都是在没有改变矿物化学组成的情况下进行的。化学选矿改变矿物化学组成的情况下进行的。化学选矿需要消耗大量的化学试剂。3.化学选矿的主要过程：答法：①原料准备阶段→物料分解阶段→产品的制取阶段②焙烧→浸出→固液分离→净液→产品制取固液分离采用沉降倾析、过滤和分级等方法处理浸出矿浆，以便获得供后续作业处理的澄清液或固体物料。机械：浓缩机（池）、过（压）滤机、离心机、水力旋流器。1.焙烧是在适宜的气氛和低于物料熔点的温度条件下，使矿物原料中的目的组分矿物发生物理和化学变化的工艺过程。该过程通常是作为选矿准备作业，以使目的组分转变为易浸出或易于物理分选的形态。2.根据焙烧在化学选矿过程中的作用和其主要化学反应性质可分为：还原焙烧；氧化焙烧；氯化焙烧；氯化离析；加盐焙烧；煅烧。3.还原焙烧金属氧化物矿石等在还原剂作用下的焙烧。目的在于将物料还原为较低价的氧化物或金属，以便于分离和富集，如镍矿石还原成金属后利于浸出；贫赤铁矿还原为磁铁矿石可以磁选富集。5.氧化焙烧利用空气中氧与硫化矿作用，将金属硫化物在空气中焙烧成金属氧化物或硫酸盐，或将低价氧化物转变为高价氧化物，有时还可脱去挥发性物质，如砷、锑、硒等。铜的硫酸化焙烧应该温度低于650℃，氧化焙烧要高于650℃。氧化焙烧温度应高于相应硫化物的着火温度，而硫化物的着火温度与其粒度有关。实践中焙烧温度常常波动于580~850℃，一般不超过900℃6氯化焙烧：在氯化剂存在的条件下，焙烧矿石、精矿、冶金过程的中间产品，使其中某些金属氧化物、硫化物转化为氯化物的过程。7.煅烧在低于熔点的适当温度下，加热物料，使其分解并除去所含结晶水、二氧化碳或三氧化硫等挥发性物质的过程称为煅烧。8.（1)回转窑(2)多膛焙烧炉(3)沸腾焙烧炉焦炉煤气：是指用几种烟煤配制成炼焦用煤，在炼焦炉中经过高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所产生的一种可燃性气体。水煤气：是水蒸气通过炽热的焦炭而生成的气体。（还原效果最好）混合煤气：以空气和水蒸气的混合气，连续通入气化炉，在高温下进行煤气化反应制得。（工业最常用）1.按浸出药剂的种类分为水溶剂浸出非水溶剂浸出。2.按物料和浸出剂运动方式分为：渗滤浸出、搅拌浸出。②就地渗滤浸出（地浸）、矿堆渗滤浸出（堆浸）、槽渗滤浸出（槽浸）、搅拌浸出3.按被浸组分化学反应的本质分为：氧化还原浸出非氧化还原浸出。4.按浸出介质的区别分为：酸性浸出中性浸出碱性浸出。7浸出方法和浸出药剂的选择当矿物原料中的脉石矿物以硅酸盐或铝硅酸盐为主时，一般宜用酸浸法浸出。当脉石矿物以碳酸盐为主时，一般用碱法浸出。8.影响浸出过程的主要因素影响浸出速度的主要因素为磨矿细度、药剂浓度、搅拌强度、浸出温度、矿浆液固比和浸出时间等，在一定范围内，目的组分的浸出率皆随上述各值的增大而提高，但有一适宜值。10.氧化酸浸多数金属硫化物在酸性液中相当稳定，不被酸分解。但当有氧化剂存在时，几乎所有的金属硫化物在酸液中或碱液中均被氧化分解。氧化酸浸法除用于浸出金属硫化物外，还常用于浸出某些低价金属化合物，如晶质铀矿、沥青铀矿、辉铜矿、赤铜矿等，使低价金属氧化物氧化为高价金属离子转入酸液中。2.电积沉淀的影响因素电流密度、电解液的温度、溶液的搅拌、氢离子浓度及添加剂等因素有关。①电流密度：电流密度小：粗粒结晶的沉积物电流密度大：细结晶的沉积物②温度低：沉积物较为松软。③搅拌：可消除浓度的局部不均衡，局部过热等现象。④PH值：调整PH值，对于控制电结晶过程具有重要的意义。⑤添加剂：为了获得致密而平整的阴极沉积物，常常在电解液中加入少量物质作为添加剂，如树胶、动物胶和硅酸胶等表面活性物质。萃取在液体混合物中加入与其不完全混溶的液体溶剂，形成液－液两相，利用液体混合物中各组分在两相溶剂中溶解度的差异而达到分离的目的，这个操作过程称为液－液萃取，简称溶剂萃取。萃取过程一般可分为三个主要阶段：①萃取：将含有被萃取物的水溶液与有机相充分接触，萃取剂与被萃取物发生化学反应合生成萃合物而进入有机相。两相充分接触前的溶液称为萃取原液或料液，两相充分接触后的水溶液称为萃余液或残相、残液；含有萃合物的有机相叫萃取液或负载有机相。②洗涤：用一种水溶液与萃取液充分接触，使机械夹带的和某些同时进入有机相的杂质被洗回到水相中去的过程。③反萃取：用一种水溶液与经过洗杂后的萃取液充分接触，使被萃取物重新自有机相转入水相，这个与萃取相反的过程称为反萃取。所使用的水溶液称反萃取剂。经过反萃后的有机相可以返回再使用。影响萃取过程的主要因素：萃取剂；稀释剂；添加剂；水相离子浓度；水相PH值；盐析剂；络合剂；操作与设备萃取方式含有被萃取组分的水溶液与有机相充分接触，经过一定时间后被萃取组分在两液相间的分配达到平衡，两相分层后，把有机相与水相分开，此过程称之为一级萃取。生产实践中，一级萃取常不能达到分离、提纯、富集的目的而需要多级萃取。理想的萃取剂应满足要求：1有选择性，即被分离的元素有较高的分离系数。2有高的萃取容量，即一定体积的萃取剂能容纳较多的金属离子。3平和速度快。4在萃合液反萃后易于再生。5易于与水相分离，即两相的密度要有较大差别，粘度要小，表面张力要大。6操作安全，无毒、不易燃、不挥发。7稳定，便于储存。8价廉，来源充足。有色冶金生产中常用的萃取剂有胺盐、醇类、酮类、羧酸类、磷酸类等。稀释剂是指在萃取过程中不与被萃取物发生化学作用，只改变有机相的物理化学性质如比重、粘度等的溶剂。稀释剂仅起溶剂作用，不改变有机相的化学性质.作用：1改变萃取剂的浓度，以便调节与控制萃取能力，使之有利于元素的分离。2改变萃取剂的萃取性能。3改变萃合物在有机相的溶解度。盐析剂是溶于水相不被萃取、又不与金属离子络合，但能促使萃合物的生成，从而有利于萃合物转入有机相的无机盐类.选矿的概念.生物选矿是指利用微生物的催化氧化作用，将矿物中有价金属以离子形式溶解到浸出液中加以回收，或将矿物中某些元素溶解并除去的技术，也称为生物浸出、生物提取或生物冶金生物选矿的优缺点优点：微生物浸矿具有反应温和、环境友好，生产成本低、投资少、工艺流程短、设备简单、能处理复杂多金属矿物等优点，特别适于贫矿、废矿、表外矿及难采、难选、难冶矿的堆浸和就地浸出。缺点：矿物生物氧化分解的速度太慢是目前阻碍细菌氧化工艺应用的主要问题。嗜中温细菌：最佳生长温度28一45℃。它们嗜酸、严格好氧、无机化能自养，广泛存在于金属硫化矿和煤矿等矿山的酸性矿坑水中。(2)中等嗜热细菌：最佳生长温度45-55℃，为无机化能兼性自养菌绝大多数需要酵母提取液或某种有机物为营养物有坚固的细胞壁能耐受较高的矿浆浓度和较高浓度的金属离子3极端嗜热细菌最佳生长温度60-85℃，多为古细菌，主要包括硫化叶菌属。为兼性化能自养菌、嗜酸、极端嗜热可氧化亚铁和元素硫。冶金微生物的一般性特征①营养类型一般属于化能无机自养型，以CO2为碳源。②能够利用亚铁离子或还原性无机硫作为电子供体，一般以O2为电子受体尽管某些采矿微生物能够使用Fe3+（并不是氧气)作为电子受体，但它们通常在氧气充足的条件下生长得更好。③大多数种能够生长在极端酸性的环境中(pHI.4一2.0)，由于对硫的氧化所形成的副产物为硫酸，因而如此，甚至对于那些仅仅能够使用亚铁作为能源的采矿微生物来说，也能够生长在这种极端酸性环境中。④尽管不同种或同种内不同株系之间对金属的抗性存在着某些差异，但它们通常都能耐受一定范围浓度的金属离子。细菌的驯化目的对细菌进行转移培养过程中逐渐变化外界条件，使对新环境不适应的细菌死亡，而某些活力较强的细菌会发生变异，演变成耐受性更强的细菌而活下来，形成新在耐性菌株。生物浸出的机理1接触浸出机制在浸出体系中细菌通过分泌胞外多聚物，吸附于矿物表面形成吸附层。。2非接触浸出机制悬浮在浸出液中的游离细菌在溶液中氧化亚铁离子为三价铁离子，三价铁离子与矿物表面接触而溶解矿物。3协作浸出机制是指在细菌浸出当中，既有细菌的接触浸出，又有通过Fe3+氧化的非接触浸出..细菌浸出过程的影响因素1生物学因素菌种,种群密度，活性，耐受能力等2矿石因素矿石类型矿石粒度矿浆浓度3环境物理化学因素PH值，酸度温度，氧化还原电位，O2和CO2的含量，Fe3+浓度，表面活性剂，光照，金属离子，渗透压4操作条件时间浸出方式搅拌方式与强度充气方式和强度混汞法提金是基于汞能选择性地湿润金粒表面，进而向金粒内部扩散生成汞齐这一原理，使金与其它金属硫化物及脉石相分离。此流程适于处理含粗粒金的石英脉原生矿床和氧化矿石。原理汞对金粒能选择性地润湿，然后向润湿的金粒中扩散。在以水为介质的矿浆中，当汞与金粒表面接触时，金与汞形成的接触面代替了原来金与水和汞与水的接触面，从而降低了表面能，亦破坏了妨碍金与汞接触的水化膜。此时汞沿着金粒表面迅速扩散，并使相界面上的表面能降低。随后汞向金粒内部扩散，形成了汞的化合物－汞齐（汞膏）。汞膏中含金低于10%时呈液态，含金高于12.5%时则为微密体。氰化浸出反应原理金单质由于氰离子的络合作用降低了其氧化电位从而能在碱性条件下被空气中的氧气氧化生成可溶性的金酸盐而溶解。4Au+8KCN+O2+2H2O→4KAu(CN)2+4KOH氰化浸金的热力学原理形成形成客观存在的相邻两区组成固体电极。阳极区反应：Au+2CN-→Au(CN)2-，促进了金颗粒的溶解。阴极区反应：O2＋2H2O＋2e→H2O2＋2OH-氰化浸出动力学原理氰化浸出的反应速度属动力学研究范围。浸出体系是固、液、气多相反应，反应过程大体上可分为：1、溶于水中的气体氧和氰根离子向固体金粒表面的对流扩散2、扩散到金粒阳极区表面的CN一和阴极区表面的O2被吸附；3、被吸附的CN-和O2与金发生化学反应，阳极区溶解Au十形成Au(CN)2-，阴极区O2得到电子形成H2O2：和H2O；4、新生成的Au(CN)2-、H2O2、H2O从金粒表面脱附；5、脱附的产物向溶液内部扩散影响氰化浸出的因素：①氰化物和氧的浓度氧浓度②温度：提高浸出温度有利于浸出，温度为85℃时，金的浸出速度最快。③粒度和形状：磨矿细度越细，金粒暴露得越完全，浸出速度越快，作业时间越短，浸出率越高。金粒的形状对金的浸出速度有明显的影响，比表面积越大浸出速度越快。④矿浆粘度：矿浆浓度越高，浸出速度越慢。⑤浮选药剂：各种浮选药剂对氰化浸出率的影响各异，同种药用量越大，氰化效果就越差。⑥浸出液pH值（最佳10~11）。碱性条件下浸出，但氰化液体中碱过量造成pH值过高，会明显地降低金的溶解速度。氰化浸出操作过程1准备作业为保证金的有效浸出，矿浆在浸出前必须做好如下准备工作：①矿石细度和矿浆质量分数。②矿浆除屑。出去木屑等杂物，保证浸出的顺利进行。③浮选精矿的脱药。④调节矿浆pH值及矿浆预处理。2搅拌氰化浸出3炭的逆流吸附4载金炭解吸①常压法②高压法③有机物洗脱法④去离子水洗脱法5炭再生解吸后的炭先用