选矿概论-课件

化学选矿概论Chemical

mineral

processing传统选冶技术选矿冶金筛分浓缩精炼

电解(铜为例)磨矿(1-2)段

分级选别(重选、磁选、浮选等)破碎(2-3)段精矿

过滤闪速炉

转炉微生物冶金技术矿石粉碎微生物浸出溶剂萃取电解生物湿法提铜氰化槽浸提金技术-炭浸法低品位铀矿的生物堆浸2012年11月4日，我国在内蒙古中部发现世界级铀矿：由中央地质勘查基金投资实施的内蒙古中部大营地区铀矿勘查取得重大突破，发现国内最大规模的可地浸砂岩型铀矿床。铀矿地浸/politics/2012-11/3244988.甘肃金川镍矿生物堆浸主要内容一、什么是化学选矿？二、为什么发展化学选矿？三、化学选矿的一般过程

四、化学选矿的主要方法➢浸焙出烧➢沉萃淀取➢电离解子交换一、什么是化学选矿？化学选矿是基于不同矿物或矿物组分的化学性质的差异，利用化学方法处理矿石原料、物理选矿的中间产品或矿渣，改变目的组分的存在形态，从中制取化学精矿或单独产品（金属或金属化合物）的矿物加工工艺。分选对象：难选矿石原料、中间产品、尾矿渣分选原理：矿物或矿物组分化学性质的差异分选特点：改变矿物的化学组成与存在形态分选结果：分离、富集目的组分化学选矿与物理选矿的比较化学选矿与冶金的比较相似之处：化学选矿的某些方法和原理与冶炼、化工的工艺相近。区别之处：1、处理对象。化学选矿处理的是有价成分含量低、有害杂质多，组成复杂的原矿或中间产品；冶金处理的是物理或化学精矿。2、产品。化学选矿的产品纯度较低，还含有杂质；冶金后的产品纯度大幅提高。在社会的生产、流通、消费过程中产生的不再具有原使用价值并以各种形态存在,但可以通过某些综合利用加工、回收等途径,使其重新获得使用价值的各种废弃物统称为二次资源。它包括固体二次资源(如各类废石、废渣、粉尘、矿山尾矿)、二次水资源(如矿坑水、工艺废水)和二次气资源(如工厂烟道废气)、二次土地资源(如压占、扰动和破坏的土地)、二次生态环境资源等。固体二次资源、二次水资源和二次气资源是现代工业活动中产生量最大、涉及面最广的二次资源。它们不仅造成了资源浪费,并破坏、压占土地,污染生态环境,甚至引发各种灾害。因此,从根本上开展二次资源利用,是实现社会经济可持续发展,获得资源环境和谐的重要途径。通过对二次资源的利用可以减少原始自然资源压力,延长现有资源的使用年限,缓解人类对自然资源的供求矛盾;同时减少环境污染,改善环境质量,保持生态平衡。二、为什么发展化学选矿有价组分含量不断降低矿物嵌布粒度越来越细二次资源的综合利用矿物资源组成越来越复杂化学选矿：分选回收利用矿物资源的有效途径之一。环境保护压力越来越大二、为什么发展化学选矿例1

低品位难选氧化铜矿，添加还原剂（煤、焦炭）和固体氯化剂在回转窑内高温焙烧，使氧化铜矿物还原为金属铜颗粒，并附着在炭粉上，然后用浮选法获得高品位、高回收率的铜精矿。离析-浮选工艺（化学-物理联合选矿）例2

南非Fairview金矿厂1955年采用浮选金精矿焙烧-氰化浸出的提金工艺；由于焙烧产生大量

SO2污染环境，1984年改为细菌预氧化-氰化浸出-载金炭解吸电解工艺。物物理理选选矿矿不不能能选选出出单单一一的的某某种种金金属属精精矿矿，，化化选选可可以以做做到到。。二、为什么发展化学选矿例3

甘肃某锰矿-复杂矿、伴生矿物物理理选选矿矿不不能能选选出出单单一一的的某某种种金金属属精精矿矿，，化化选选可可以以做做到到。。二、为什么发展化学选矿例4

永春福源锌业：物理选矿得到的锌精矿—焙烧—酸浸—电解。浸出渣中主要成分：Ag

>

6kg/t,

Zn

22%-25%,

Pb

4%-5%,Fe

20%-25%,S

14%-18%,Cu

2%。银的回收：采用浮选效果不理想，硫脲浸出；铜的回收：浮选；浸出-沉淀-浮选；离析-浮选。化学选矿的特点优点：1、化学处理不嫌矿石“贫”、“细”、“杂”，对原料的适应性广；有利于矿产的全面综合利用。2、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或金属，直接满足社会需求，供应金属加工市场。缺点：1、因试剂较贵或消耗较大而造成试剂费用较高；2、因介质腐蚀性强而造成设备和材料投资费用高；3、化学选矿的废水、废渣处理难度加大。化学选矿的发展方向发展方向1：寻找更有效的浸出剂和净化剂；发展方向2：研究试剂的回收和循环利用；发展方向3：应用生物化学方法如细菌浸矿等；发展方向4：节约能耗、药耗，避免污染环境。能用物理选矿方法处理的物料，就不宜用化学选矿进行处理。三、化学选矿的一般过程化学选矿有六个基本作业：准备作业焙烧作业浸出作业固液分离作业净化作业制取精矿作业物料准备是为了将物理处理至一定的粒度（单体解离度），为后续作业准备合格的物料细度或合适的矿浆浓度，有的还需预先物理选矿去除杂质。焙烧是预处理过程，改变矿物的组成或构造。三、化学选矿的一般过程物料准备原矿破碎筛分、磨矿分级、配料混匀；物理选矿使目的矿物预先富集。焙烧roasting通过加热反应改变目的矿物的组成或构造，易于后续处理，或使杂质挥发分解。浸出leaching使某些矿物组分选择性地溶于浸出液中，以分离有用组分与杂质。固液分离：主要是浸出液和浸出渣的分离，也包括浸出前的浓缩预处理。浸出液净化与富集，三、化学选矿的一般过程固液分离浸出前浓缩矿浆；浸出液和浸出渣的固液分离；沉降倾析、多级逆流洗涤、浓缩、脱水过滤、凝聚和絮凝、离心分离等方法。浸出液净化与富集化学沉淀、水解、金属置换、溶剂萃取、活性炭吸附、电沉积、离子交换、膜分离技术等。浸出渣和废液的处置浸出废渣和废液的无害化处置与循环利用，保护生态环境，进行清洁生产。化学选矿的原则流三、化学选矿的一般过程过程控制：利用自动控制设备和仪表对化学选矿各个作业的主要工艺参数、条件进行自动检测、调节和监视的技术。包括过程的程序控制和工艺过程控制，保证技术经济运行的质量。程序控制-设备启动、停机和安全防护等的连锁控制焙烧过程控制-温度、炉气成分和炉内压力等的控制浸出过程控制-pH、Eh、温度、固液比等参数控制。浸出液处理过程控制-pH、溶液成分、置换金属量、电解电流密度等参数控制。焙烧，既可以是矿物原料的预处理作业，也可以作为单独的化学选矿作业。那什么是作业？四、化学选矿的主要方法4.1焙烧定义：在适宜的焙烧气氛和低于矿物原料熔点温度等相应条件下，通过加热升温使目的矿物发生物理和化学变化的工艺过程。目的：使目的组分矿物转变为易于浸出或易于物理分选的形态。产品：焙砂、干烟尘或湿法收尘集气产品。为什么要磁化焙烧？最好找一个实例来。分类：根据矿物焙烧发生化学反应的条件和工艺参数，分为热分解、氧化焙烧、还原焙烧、氯化焙烧、钠化焙烧、硫化焙烧等。举例：黄铁矿FeS2的磁化焙烧4.1焙烧弱磁性的黄铁矿在氧化气氛中短时间焙烧，生成强磁性的磁黄铁矿；延长焙烧时间，磁黄铁矿继续氧化变成磁铁矿。氧化铜矿的离析反应分为食盐分解产生氯化氢气体，氧化铜的氯化与挥发和氯化亚铜的还原三个阶段。1离析过程中的氯化剂是氯化氢。在700-800°下，食盐与矿石中的水蒸气和二氧化硅或铝硅酸盐作用，分解产生氯化氢气体；2氧化铜或氧化亚铜在高温下与氯化氢梵音生成氯化铜和氯化亚铜，氯化铜极易分解成氯化亚铜，并以三聚形态挥发；3会发的氯化亚铜被吸附于碳粒表面的氢还原成金属铜。反应中的氢气来源于碳质还原剂发生水煤气反应所产生的氢。碳粒成为金属铜粒沉积和发育的核心。若不加碳质还原剂，被氢还原的铜粒将分布于脉石和炉壁表面而难以回收。举例：氯化焙烧氯化焙烧是矿物原料与氯化剂在氧化或还原气氛中加热并发生化学反应，生成可溶性或气态金属氯化物的过程。氯化剂：Cl2、HCl、NaCl、CaCl2等金属氧化物金属硫化物固体，廉价CuO氯化离析氯化焙烧的分类：氯化焙烧-浸出法，中温氯化焙烧时，用水浸出焙砂中的金属氯化物，金属从浸出液中提取；氯化挥发法，高温氯化焙烧时，将气态金属氯化物收集在冷凝器中，金属从烟尘中用化学方法提取；氯化离析法，在氯化焙烧过程中加入碳粉作还原剂，生成的金属氯化物在碳粒表面还原以金属状态析出。影响因素：焙烧温度、氯化剂种类与用量、气相组成、气流速度、物料组成、物料粒度与孔隙度等。4.1焙烧沸腾焙烧-“固体流态化”鼓风机将空气鼓进沸腾炉规定的物料层，随着气流速度增大，固体颗粒由静止阶段开始运动分离，体积膨胀；在适量的气流范围内，颗粒在一定高度范围内翻动，像

“液体沸腾”似的。矿石在沸腾炉中加热焙烧，发生化学反应，得到焙砂和含尘烟气。钒矿立式焙烧炉钼精矿回转窑焙烧焙烧设备除了用煤粉做加热燃料，还有电，气，油等多种方式；除了这种物料与火焰和烟气直接接触的内加热回转窑，还有外加热回转窑，热源在加热炉和筒体之间，通过耐热缸筒壁传热来加热物料。4.1焙烧回转窑回转窑物料喂入回转窑后，由于筒体具有一定的斜度，并以一定的速度回转，物料就会由窑尾向窑头运动。喷煤管将煤粉喷入回转窑燃烧提供热量，窑通过旋转和排风实现物料的输送和加热焙烧。那什么是作业？四、化学选矿的主要方法4.2浸出定义：将固体物料加入液体溶剂，使溶剂选择性地溶解物料中某些组分的工艺过程。目的：使有用组分与其他组分相互分离。浸出液：浸出所得的溶液。浸出渣：浸出后的残渣。浸出剂：用于浸出的试剂。浸出率：浸出条件下某组分转入溶液中的量与其在原料中的总量之比。选择性系数：相同浸出条件下，两种组分的浸出率之比，此值愈接近1，两种组分的浸出选择性愈差。Q—原料的质量（干计），kg；α—某组分的品位，%；V—浸出液体积，m3；C—某组分在浸出液中的浓度，kg/m3；m—浸出渣质量，kg；δ—浸出渣中该组分的品位，%。液计浸出率渣计浸出率4.2浸出浸出率η的计算×例如：某金属矿中，铜的品位为0.2%。在4L硫酸溶液中，加入1kg该矿石，柱浸1个月后检测，浸出液中铜离子的浓度为25%，浸出渣的质量为0.97kg，渣中铜品位为0.09%，计算铜的液计与渣计浸出率。液计浸出率渣计浸出率η=（4×10-3m3×25%）/（1kg×0.2%）=50%η=1－（0.97kg×0.09%）/（1kg×0.2%）=56.3%4.2浸出4.2浸出分类：1、根据浸出时物料所处的状态，分为渗滤浸出和搅拌浸出。渗滤浸出，使浸出剂在重力作用下自上而下或在压力作用下自下而上地通过固定物料层，浸出液在静止的固体物料间渗透流过。堆浸—广泛应用，适宜孔隙度较大的矿石物料；原位浸出—铀矿浸出与矿井下直接浸矿等；渗滤槽浸—应用于处理量较小的细粒矿石。4.2浸出搅拌浸出，将磨细的物料与浸出剂在搅拌槽中进行强烈搅拌，实现固液气接触与反应，从而完成目的组分的浸出；该方法只能获得浸出矿浆，经固液分离后才能得到澄清的浸出液。机械搅拌浸出—依靠各种搅拌桨叶的高速旋转；空气搅拌浸出—压缩空气的气动作用实现搅拌；气动联合搅拌浸出—空气搅拌与机械搅拌联合；流态化浸出—下沉矿浆与上升浸出剂逆流接触。紫金山金选厂氰化堆浸4.2浸出智利Spence高砷铜精矿生物搅拌槽浸出4.2浸出4.2浸出分类：2、根据浸出体系的压力条件，分为常压浸出和热压浸出。常压浸出，指体系压力为101.33kPa的室温或加温条件下的浸出过程。热压浸出，指体系压力高于常压条件下的浸出。常用的有热压氧酸浸、热压氧氨浸、热压无氧浸出等。热压浸出速度快，浸出率高，但设备材质和操作要求比常压浸出高。我们根据浸出剂的这种分类来给大家讲解，这里面重点介绍氰化浸金，细菌浸矿我们明天作为专题进行讲解。先简单介绍下其他方法。3、根据浸出剂分类的浸出方法4.2浸出金属置换反应的顺序是：钾钙钠镁铝锌铁锡铅氢铜汞银铂金嫁给那个美女，锌铁惜千斤，童工赢铂金可以编一个故事：有户人家有位美女，有位小帅伙想“嫁给”她，但是需要千斤的铁和锌去当嫁妆。有一天，帅小伙的厂里有个童工在拣矿产的时候竟然捡到了一块铂金，于是帅小伙高兴的拿着这块铂金当聘礼娶到了这位美女，皆大欢喜。4.2.1酸浸举例：孔雀石的酸浸-置换沉淀工艺，用稀硫酸浸出含孔雀石的铜矿石，生成硫酸铜溶液，再用铁屑置换溶液中的铜离子，得到海绵铜。NaCN，，白白色色结结晶晶粉粉末末，，溶溶于于水水呈呈碱碱性性；；有有剧剧毒毒，，密密封封干干燥燥避避光光保保存存。。氧氧化化剂剂：：氧氧气气,双双氧氧水水。。4.2.2盐浸氰化浸出氰化浸出是目前国内外处理金银矿物原料的常规方法，工艺成熟，技术经济指标较理想。矿石或选矿产品中的固体自然金在浸出剂、氧化剂和碱的综合作用下，形成溶于水的金氰络合物。浸出剂：氰化物-NaCN；氧化剂：氧气，双氧水；碱：石灰CaO或片碱NaOH，起保护作用，防止HCN的生成。首先看看惰性金属金如何被浸取出来。化学活性通过标准电极电位来表示。氧气的标准电极电位是+0.4V，双氧水是+0.95V。常用的氧化剂的电位都比他低，不能将金氧化。4.2.2盐浸氰化浸出金-化学活性极低标准电极电位很高金以简单离子状态转入溶液中，非常困难。CN-能够与Au+形成牢固的络合离子，降低了金的电位，使金被氧化，以Au(CN)2-形式进入溶液。标准电极电位降低首先看看惰性金属金如何被浸取出来。化学活性通过标准电极电位来表示。氧气的标准电极电位是+0.4V，双氧水是+0.95V。常用的氧化剂的电位都比他低，不能将金氧化。4.2.2盐浸氰化浸出金在氰化物溶液中的溶解机理，本质上是一个电化学腐蚀的过程。阳极反应（金作为阳极）阴极反应δ，是扩散层的厚度；氰化过程的速度取决于溶液中的氧气和氰根的扩散速度。溶液中CN-浓度与氧浓度=6，理论值；4.69-7.4，实验值，浸出效果最佳。硫化物薄膜、过氧化钙薄膜、不溶的氰化物膜等。4.2.2盐浸氰化浸出的影响因素氰化物浓度-0.2‰-0.5‰；氧浓度搅拌-加速氰根与氧的扩散；温度-室温，过高导致氰化物水解，副反应增加；矿物粒度与形状-比表面积，磨矿使其单体解离；伴生矿物的副反应-耗氰、耗氧、钝化；金的表面钝化-金粒表面生成薄而致密的膜；氰化物的水解-加入保护碱。4.2.2盐浸氰化浸出工艺渗滤槽浸出堆浸搅拌浸出常规氰化浸出，浸出-洗涤-锌置换。炭浆法CIP，利用活性炭的吸附性从氰化浸出的含金矿浆中吸附金。炭浸法CIL，氰化浸出过程与活性炭吸附过程同时进行。固液分离，通常是利用重力、离心力、真空负压及压力、添加絮凝沉降药剂等方法，通过浓密机、分级机、过滤机、干燥机等设备来完成固体和液体的分离。磨矿后矿浆的分级脱水精矿的脱水处理尾矿的浓缩沉淀化学浸出后浸出液与浸渣的分离沉淀物和结晶产品与母液的分离离子交换树脂和吸附炭与溶4.3固液分离精矿脱水的意义与作用：降低运输费用、便于后续加工、回水利用。精矿中水分的种类：1、毛细水：颗粒之间细小孔隙中保持的水分。2、化合水：矿物吸附或吸收的水分，是物质组成的一部分。3、重力水：也叫游离水，存在于颗粒之间的大孔隙中。4、薄膜水：固体颗粒表面形成的水化薄膜。精矿脱水方法重力水：沉淀浓缩，自然泄水或自过滤毛细水：强迫过滤（压滤或离心）薄膜水：热力干燥化合水：加热到破坏晶体结构后释放水分脱水流程：精矿产品水分限制不严或精矿脱水性能较好的，采用浓缩、过滤两段脱水流程简单经济。细粒精矿产品或精矿产品水分限制较严的，采用浓缩、过滤和干燥三段脱水流程。当介质为中性或碱性时，可用碳钢和混凝土制作，酸性介质则要求采用耐腐蚀材料或进行防腐处理，通常可选用不锈钢、衬橡胶、衬塑料、衬环氧玻璃钢、衬瓷片或辉绿岩等。4.3

固液分离化学选矿中的固液分离有何特点？料浆腐蚀性较强，注意设备材料的选择；料浆化学组分复杂，沉降与过滤比较困难；固液分离必须包含固相的洗涤操作。料浆中液体介质的酸碱性/腐蚀性；矿浆中固体的粒度/浓度/胶体物质/比重。4.3

固液分离固液分离的主要方法有哪些？重力沉降—浓密离心分离过滤干燥添加絮凝剂/助滤剂中心传动式浓缩机NXZ-2型φ

21m浓密机水力旋流器陶瓷真空过滤机HTG-30/5陶瓷过滤机工作过程：真空区；干燥区；卸料区；反冲洗区。滤饼形成：浸没在料浆槽的滤板在真空负压的作用下，吸附颗粒形成颗粒堆积层，滤液通过滤板后排至滤液罐；滤饼干燥：在主轴的带动下，吸附在滤板上的滤饼转至干燥区，在真空作用下继续脱水；滤饼剥离：滤饼干燥后，转子转动到卸料区，由刮刀卸料；反冲洗：卸料后的滤板进入反冲洗区，冲洗水在一定压力下进入滤板内腔，由内而外清洗滤板的微孔，同时将残余矿物冲洗下来，至此完成一个过滤操作循环

。陶瓷真空过滤机回转圆筒干燥机4.4溶剂萃取余萃液溶剂萃取法：利用不相混溶的两个液相，使物质由一个液相转移到另一个液相的物理化学过程。萃取原液

负载有机相

反萃剂萃取

洗涤

反萃取

有机相循环

反萃液一个完整的溶剂萃取过程，一般包括正萃取、负载有机相的洗涤、反萃取和有机相再生四个步骤。CCl4

萃取碘水中的碘萃取体系萃取体系-由有机相和水相组成，在同一个体系中两相互不相溶或基本不互溶。有机相-由萃取剂、稀释剂和改质剂组成。萃取剂-在萃取过程中同水相中目的组分化学结合的有机物质，相当于浮选中的捕收剂，只是不溶于水。稀释剂-能溶解萃取剂、添加剂及萃合物的有机试剂，通常是各种低芳烃的烷烃混合物，如煤油，苯，四氯化碳，甲苯等。稀释剂不与金属发生作用，用来调节萃取剂的浓度，降低有机相的粘度与密度，增加萃合物的溶解度。改质剂-增加萃取剂、萃取剂的盐类或金属萃合物的溶解度的有机化合物。协萃-有时使用两种或两种以上萃取剂，其萃取性能超过各个萃取剂单独使用时的效果，这种作用称协萃。水相是萃取加工的对象，体系复杂。络合剂-溶于水相且与金属离子生成各种络合物的配位体。盐析剂-溶于水相不被萃取又不与金属离子络合的无机盐。萃取体系萃取举例世界铜产量的1/3以上采用萃取工艺处理。用萃取法净化酸浸液、反萃液直接电解产生阴极铜的工艺。萃取剂一般是羟肟酮和

8-羟基喹啉衍生物。LIX64属于羟肟酮类。溶剂萃取新技术超临界流体萃取（supercritical

fluid

extraction 以超临界条件下的流体作为萃取剂微波萃取（microwave

extraction）使用微波及合适的溶剂，微波反应器反胶团萃取（reversedmicells

extraction） 在有机相中加入表面活性剂，形成反胶团膜萃取