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6種常見的選礦方法,太詳細了!
發表時間:2017-12-29   10:28:03

常用的選礦方法有重選法、浮選法、磁選法、電選法、化學選礦以及細菌選礦法。

微生物選礦

亦稱“細菌選礦”。主要利用鐵氧化細菌、硫氧化細菌及硅酸鹽細菌等微生物從礦物中脫除鐵、硫及硅等的選礦方法。鐵氧化細菌能氧化鐵.硫氧化細菌能氧化硫,硅酸鹽細菌利用分解作用能從鋁土礦物中脫除硅。除用于脫硫、脫鐵和脫硅外,還可用于回收銅、鈾、鈷、錳和金等。

細菌選礦又叫細菌浸出,它是利用某些微生物的催化作用,使礦石中的金屬溶解出來。例如有一種叫硫氧化細菌,具有使元素硫氧化的能力,在溶液中能生成硫酸。又一種叫鐵氧化細菌,它具有把FeSO4加速氧化為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溶液都是硫化礦及其他礦物的有效溶劑。

例如:在多金屬硫化礦中一般都含有黃鐵礦,在有水和氧存在的條件下,黃鐵礦緩慢氧化,并生成FeSO4與H2SO4,其反應式為:

鐵氧細菌在有氧與硫酸存在的條件下,則用極快的速度把FeSO4氧化成Fe2(SO4)3,其反應式為:

Fe2(SO4)3能把礦物中的金屬溶解出來,例如對輝銅礦作用時,能生成CuSO4、FeSO4及S,其反應式為:

上式反應生成的FeSO4,可由鐵氧化細菌進行再氧化,生成Fe2(SO4)3從而該反應在溶液中反復循環,浸出作用不斷進行。如果溶液中有硫氧化細菌存在時,則會使反應生成的S被硫氧化細菌氧化生成H2SO4,這對礦石的浸出作用更為有效,其反應式為:

細菌浸出的優點:

(1)設備簡單,操作方便,(2)適應于處理貧礦、廢礦、尾礦及爐渣等,(3)可以綜合浸出,綜合回收多種金屬,(4)目前對銅、鈾的細菌浸出工藝比較成熟,并且銅的浸出液可以經萃取-電積法或鐵置換-浮選法回收其中的銅。

細菌浸出的主要缺點是細菌的培養比較麻煩,浸出周期比較長。

國內有不少應用細菌選礦的實例,如廣東某銅礦,安徽某銅礦老采區細菌浸出,湖南某銅礦等。現簡介湖南某銅礦應用細菌浸出處理含銅尾礦的情況。

湖南某銅礦地表堆存著大量浮選尾礦與重選尾礦,浮選尾礦含銅0.11%~0.20%;重選尾礦含銅1.25%~1.50%,并且兩種尾礦都含有稀有金屬。

尾礦用細菌浸出的工藝流程如圖7-7所示。由于尾礦粒度細,所以采用浸出池進行浸出。先加入酸,酸化水與礦石中的堿性脈石,待pH值達到2.0左右時,加入含菌高鐵(Fe3+)的浸出液進行循環浸出,直至浸液的銅、稀有金屬濃度很低為止。然后追加銅、稀有金屬很低的細菌浸液,當浸出液濃度更低時,再水洗2~3天則可排料。

尾礦浸出時間為20天,浸出結果如表7-2所列。浸出液中的稀有金屬經過吸附之后,尾液含銅約1.5~2.0克/升,采用鐵置換法使銅沉淀為海綿銅,其化學反應式為:

(1)置換液含銅愈高愈好,含鐵應盡可能少,pH=1.8%~2.0;

(2)當溶液pH值在1.5左右,銅濃度在2~4克/升時,耗鐵比為銅的2.0~2.5倍;當pH值在2左右時,銅濃度較高時,耗鐵比為銅的1.5倍;
(3)鐵置換時間,這與溫度、廢鐵質量和數量、溶液酸度及置換方式等因素有關。一般在溫度大于20`C,通氣情況下,六小時可以置換完畢;
(4)置換后立即排放尾液,調節尾液中的Fe2+濃度和酸度,并返回細菌培養液使用。

主要技術經濟指標:

(1)銅的總回收率70%~75%;稀有金屬的總回收率75~80%;
(2)海綿銅品位60%~650%;
(3)每噸礦耗硫酸40%~45公斤;每噸銅耗鐵為2.5噸;
(4)折算純金屬銅每噸成本2000元。

重選法

重選法是根據礦物相對密度(通常稱比重)的差異來分選礦物的。密度不同的礦物拉子在運動介質(水、空氣與重滾)中受到流體動力和各種機械力的作用,造成適宜的松散分層和分離條件,從而使不同密度的礦粒擁有分離。

重力選礦(簡稱重選)是根據各種礦物的密度(通常稱比重)的不同,因而在運動介質中所受重力、流體動力和其他機械力的不,從而實現按密度分選礦粒群的過程。礦物顆粒、形狀將影響按密度分選的**性。

各種混合礦粒由于密度的差異,因而在運動的介質中(如水、密度大于水的重介質以及空氣等)的沉降速度不,移動的程度也不同,從而達到使礦物分離,所有的重選過程都以礦粒在選別的介質中的沉降規律為基礎的。

各種重選過程的共同特點是:

①礦粒間**存在密度(或粒度)的差異;

②分選過程在運動介質中進行;

③在重力、流體動力和其他機械力的綜合作用下,礦粒群松散并按密度(或粒度)分層;

④分好層的物料,在運動介質的運搬下達到分離,并獲得不同*終產品。

重選是一種歷史悠久的選礦方法,在我國漢代就知道用重選法理錫礦石。由于重選方法簡單,成本較低,而且日益發展完善,所以重選法目前仍然是鎢錫礦及煤炭的主要選礦方法。在某些有色金屬、黑色金屬、貴金屬及非金屬礦的選別中也擁有了廣泛的應用。

重力選礦中的按粒度分選過程(如分級、脫水等)幾乎在一切選礦廠都是不可缺少的作業。

浮選法

浮選法是根據礦物表面物理化學性質的差別,經浮選藥劑處理,使用礦物選擇性地附著在氣泡上,達到分選的目的。有色金屬礦石的選礦,如銅、鉛、鋅、硫、鉬等礦主要用浮選法處理,某些黑色金屬、稀有金屬和一些非金屬礦石,如石墨礦、磷灰石等也用浮選法選別。

浮選過程要向礦漿中加入浮選藥劑來改善與調節礦物的可浮性。使許多沒有天然可浮性的礦物,經浮選藥劑作用后,由不可浮變為可浮,或者相反。以便人為地控制礦物的可浮性。所以有人說浮選藥劑是浮選技術的支柱,這是有道理的。浮選藥劑的發展與浮選工藝的發展是分不開的,浮選的實踐,促進了浮選藥劑的研究,而浮選藥劑的發展又促進了浮選技術的發展。

五大藥劑

浮選藥劑的用途及其基本類型如表6-2所示 。

浮選藥劑是用來調整與控制浮選過程的。藥劑的主要用途是:(1)加強礦物可浮性的差別,從而使礦物彼此間以及有用礦物和脈石間相互分離。(2)提高有用礦粒附著于氣泡的速度和強度,(3)改善礦漿內細小而彌散氣泡的形成條件,并為在礦漿表面形成穩定的礦化泡沫創造條件。

表6-2浮選藥劑的用途及其基本類型

金銀礦石的浮選

浮選工藝流程的選擇通常是根據金銀礦石的性質以及產品的規格來確定,常見的原則工藝流程有以下5種:

浮選工藝流程的選擇通常是根據金銀礦石的性質以及產品的規格來確定,常見的原則工藝流程有以下幾種:

(1)浮選+浮選精礦氰化 將含金銀石英脈的硫化礦經過浮選擁有少量精礦,再進行氰化處理。浮選精礦氰化與全泥氰化流程相比,具有不需將全部礦石細磨、節省動力消耗、廠房面積小、基建投資省等優點。

(2)浮選+精礦焙燒+焙砂氰化 該流程常用來處理難溶的金-砷礦石、金-銻礦石和硫化物含量特高的金-黃鐵礦等礦石,焙燒的目的是除去對氰化過程有害的砷、銻等元素。

(3)浮選+浮選精礦火法處理 絕大多數含金銀的多金屬硫化礦石用此方法處理。浮選時,金銀進入與其共生密切的銅、鉛等金礦中,然后送冶煉廠回收金銀。

(4)浮選+浮選尾礦或中礦氰化+浮選精礦就地焙燒氰化 此方案用來處理含有碲化金、磁黃鐵礦、黃銅礦及其他硫化礦的石英硫化礦,礦石中能浮出硫化礦作精礦,然后為暴露硫化物中的金銀,經焙燒再氰化處理。因浮選后的中、尾礦一般含金銀尚高,要再氰化回收。

(5)原礦氰化+氰化尾礦浮選 當用氰化法不能完全回收礦石中與硫化物共生的金銀時,氰化后的渣再浮選,可提高金銀的回收率。

離析-浮選法

離析-浮選法是一種火法化學處理與浮選相結合的方法。例如難選氧化銅礦石的離析-浮選就是將礦石破碎到一定的粒度以后,混以少量的食鹽 (0.1-1.0%)和煤粉(0.5-2.0%),隔氧加熱至900度左右,礦石中的銅便以金屬狀態在碳粒表面析出,將焙砂隔氧冷卻后經磨礦進行浮選,即得銅精礦。

離析-浮選法**的優點是能解決那些不能用常規選礦方法處理的礦石,它可以綜合回收礦石中的有用金屬。例如銅礦石中,當礦石中含有大量的硅孔雀石、赤銅礦及結合銅時,或是含有大量的礦泥時,這類礦石用浮選法往往指標很低,而用離析法則是比較有效的。

離析法還能處理氧化銅礦石與硫化銅礦石的混合礦石,并能綜合回收金、銀、鐵等有用金屬。此外,金、銀、鎳、鋁、鈷、銻、鈀、鉍、錫等幾種金屬的化合物是易于還原的并且易于生成揮發性的氯化物,也適應于用離析法處理。

離析法的缺點是成本較高,基建投資較大,費用也較高。估計離析法的基建投資約為同樣能力浮選廠的兩倍,費用也要高2—3倍。所以用離析法處理難選的氧化銅礦石時,認為原礦中的銅品位應大于2%方能擁有較好的經濟效果。所以離析法僅用于解決那些不能用其他方法處理的礦石。因此在采用此法之前,應對處理的礦石作**的研究,若能用其他方法處理,就不宜用離析法。

銅離析三大階段

離析過程比較復雜,雖然對銅的離析已經做了不少的實驗研究工作,但對一些問題至今仍有不同的見解。多數認為氧化銅礦的離析過程大致分為三個階段。

(1)食鹽的分解階段,離析過程中,首先是食鹽與礦石中的結晶水在700℃溫度下生成氯化氫。其反應式如下:

(2)氯化亞銅的揮發階段 氯化氫與氧化銅礦物作用,產生可揮發性的氯化亞銅,氧化銅礦物的種類較多,為簡明起見,用簡單的Cu2O作代表,其反應式為:

(3)還原和離析作用階段,氯化亞銅蒸氧被氫(與碳粒吸附的氫)還原而生成離析銅并覆蓋在炭粒上。其反應式為:

離析銅(Cu)用浮選法可以有效的加以回收,氯化亞銅還原所產生的氯化氫(再生的HC1)能繼續和氧化銅礦物作用生成氯化亞銅,使上述反應周期循環發生。

影響離析過程的因素較多,其中較為主要的有下列因素。

(1)礦石性質 礦石粒度及礦石的物質組成都要影響離析過程,尤其是處理含鈣質脈石時,特別是方解石、石灰石等,氧化鈣的生成將妨礙銅的離析。

(2)溫度的影響 溫度直接影響氯化反應速度,準確控制溫度是進行離析過程的一個重要條件。離析溫度的上限既決定于礦石性質和熱交換條件,也決定于經濟因素。若離析溫度高,不僅浪費燃料,而且引起物料的燒結,出現結窯皮現象,若溫度在離析溫度以下,則會使離析效果變壞。

(3)停留時間 物料在離析窯的停留時間取決于窯的體積、物料的相對密度、物料的通過速度,總之物料在窯內的停留時間應足以達到較高的回收率為好。

(4)還原條件 還原條件對離析過程的影響是很大的,適度的還原條件有利于氯化反應的進行。

(5)氯化劑用量 食鹽本身對氯化反應沒有影響,離析的引發反應是依靠食鹽水解產生的氯化氫,而氯化反應速度與氯化氫壓力成正比。食鹽的加入量過少,則氯化氫的供應就不能滿足起始氯化反應速度的需要。食鹽的用量過大也是有害的,它會溶解氯化亞銅,降低離析回收率。

(6)水蒸汽 水蒸汽對氯化劑的分解及氯化氫的生成具有重要作用。實驗證明,礦石如果喪失了結晶水,則離析過程不能進行。

磁選法

磁選是利用各種礦物磁性的差異,在磁選機的磁場中進行分選的一種選礦方法。如圖4-1所示,當具有不同磁性的礦粒通過磁選機的磁場時,必然要受到磁力和機械力的作用。由于磁性較強的礦粒與磁性較弱的礦粒所受的磁力不同,便產生不同的運動軌跡,從而把礦粒按其磁性不同選分為兩種或多種單獨的選礦產品。

磁選廣泛應用于黑色金屬礦石的選別、有色和稀有金屬礦的精選、重介質選礦中介質的回收、從非金屬礦物原料中除去含鐵雜質、排出鐵質物件保護破碎機和其他設備、從冶煉的鋼渣中回收廢鋼以及從和生活污水中除去污染物。

近年來,由于高場強與高梯度磁選機的發展,磁選法的應用領域還在擴大,如用于除去化學藥品、藥物中的順磁性粒狀雜質等。

目前,國內外使用的磁選機種類很多,分類方法不一,根據不同特征有以下幾種分類方法。

(1)按磁選機的磁源可分為永磁磁選機與電磁磁選機。

(2)根據磁場強弱可分為:

①弱磁場磁選機,磁極表面磁場強度Ho = 72~136千安/米,磁場力HgradH= (2. 5~5.0)×1011安2/米3;

②中磁場磁選機,磁極表面磁場強度Ho =160~480千安/米;

③強磁場磁選機,磁極表面磁場強度Ho =480~1600千安/米,磁場力HgradH=(1. 5~6. 0) × 1013安2/米3。

(3)按選別過程的介質可分為干式磁選機與濕式磁選機。

(4)按磁場類型可分為恒定磁場、脈動磁場和交變磁場磁選機。

(5)按機體外形結構分為帶式磁選機、筒式磁選機、輥式磁選機、盤式磁選機、環式磁選機、籠式磁選機和滑輪式磁選機。

其中主要以磁場強度、選別介質結構型式來區分。

弱磁選機主要用于選別強磁性礦物,如磁鐵礦、鈦磁鐵礦、硅鐵。以前工業上多為電磁磁系,機體外形多為筒式與帶式,目前多為永磁磁系及圓筒形,并以濕式應用較為廣泛。

過去國內外在強磁場磁選機方面主要采用分選粒度較粗的干式強磁選機來選別有色金屬和稀有金屬礦物,近十年來,為了選別品位低、嵌布粒度細及礦物組成復雜的弱磁性礦物,已經研制了多種形式的濕式強磁選機,如環式、籠式、圓盤式。

中等磁場磁選機主要用來分選局部氧化的強磁性礦石。

磁流體選礦

磁流體選礦是磁選中的新工藝,包括磁流體靜力分選和磁流體動力分選。

它是以特殊的流比(如順磁性溶液、鐵磁性膠粒懸浮液和電解質溶液)作為分選介質,利用這些特殊流體在磁場或磁場和電場的聯合作用下產生的“加重”作用,按礦物的磁性和密度的差異或磁性、導電性和密度的差異而使不同礦物實現分離的一種選礦方法。當礦物之間磁性差異小,而密度或導電性差異較大時,采用磁流體選礦方法可實現有效分離。

包括磁流體靜力分選和磁流體動力分選:后者是在磁場(均勻或不均勻)與電場的聯合作用下,以強電解質溶液為分選介質,根據礦物之間密度、比磁化系數和導電率的差異,而使不同礦物分離的一種選礦方法,適用于對回收率要求不高的礦石的粗選;前者與重液分選具有相似之處,是以順磁液體和鐵磁性膠體(水基液或有機溶劑液)懸浮液為分選介質,在重力場、離心力場和磁場的作用下,浮沉分離固體顆粒,可作為金剛石選礦中精選方法之一。

由于磁流體具有磁性,若在不同磁場的作用下產生變化的密度梯度分布,便可以替換傳統的重介質選礦中的加重介質進行有效的重介選礦,這便是磁流體分選。

電選法

全稱電力選礦法。根據礦石礦物和脈石礦物顆粒導電率的不同,在高壓電場中進行分選的方法。包括電選、電分級、摩擦帶電分選、高梯度分選、介電分選、電除塵等內容。

礦物的電性質是電選的依據,兩種礦物的電性質不同,才有可能進行電選。表示礦物電性質的參數主要有礦物的介電常數、電導率及相對電阻、電熱性、比導電度及整流性等。

介電常數以符號ε表示,ε越大表示礦物的導電性越好,反之則導電性差。一般情況下,ε>10~12以上者屬于導體,能利用通常的高壓電選分開,而低于此數值者則難以采用常規的電選法分選。

通常電選中所指礦物電阻是當礦物粒度d=1毫米時的電阻,即歐姆值。當礦物電阻小于106Ω時,表明其導電性較好,電阻大于106Ω而小于107Ω者,導電性中等,電阻大于107Ω者,其導電性差,不能采用常規電選分離。

礦物的比導電度是表示電子流人或流出礦粒難易的量,常用使礦粒上電子流的****電壓與石墨上電子流出的****電壓之比來表示,數值越大,使礦物仁電子流出的電壓越高,導電性越差。

有些礦物只有當高壓電極帶負電時才作為導體礦分出,而另一墊礦物則只有高壓電極帶正電時才作為導體礦分出,而有些礦物無論高壓電極正負如何,均能作為導體礦分出,礦物的這種性質叫整流性。只獲得負電的礦物叫負整流性,如石英、鋯英石等;只獲得正電荷的礦物叫正整流性,如方解石等;不論電極帶正電或負電,礦物均能獲得電荷,叫全整流性,如錫石、磁鐵礦等。

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