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涨知识!6种常见的选矿方法,太详细了(二)
发布时间:2019-06-16 有1207人点击
四、电
选法
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全称电力选矿法。根据矿石矿物和脉石矿物颗粒导电率的不同,在高压电场中进行分选的方法。包括电选、电分级、摩擦带电分选、高梯度分选、介电分选、电除尘等内容。

矿物的电性质是电选的依据,两种矿物的电性质不同,才有可能进行电选。表示矿物电性质的参数主要有矿物的介电常数、电导率及相对电阻、电热性、比导电度及整流性等。

介电常数以符号ε表示,ε越大表示矿物的导电性越好,反之则导电性差。一般情况下,ε>10~12以上者属于导体,能利用通常的高压电选分开,而低于此数值者则难以采用常规的电选法分选。

通常电选中所指矿物电阻是当矿物粒度d=1毫米时的电阻,即欧姆值。当矿物电阻小于106Ω时,表明其导电性较好,电阻大于106Ω而小于107Ω者,导电性中等,电阻大于107Ω者,其导电性差,不能采用常规电选分离。

矿物的比导电度是表示电子流人或流出矿粒难易的量,常用使矿粒上电子流的最低电压与石墨上电子流出的最低电压之比来表示,数值越大,使矿物仁电子流出的电压越高,导电性越差。

有些矿物只有当高压电极带负电时才作为导体矿分出,而另一垫矿物则只有高压电极带正电时才作为导体矿分出,而有些矿物无论高压电极正负如何,均能作为导体矿分出,矿物的这种性质叫整流性。只获得负电的矿物叫负整流性,如石英、锆英石等;只获得正电荷的矿物叫正整流性,如方解石等;不论电极带正电或负电,矿物均能获得电荷,叫全整流性,如锡石、磁铁矿等。


表2 各类矿物的介电常数及电阻一览表

为了提高电选机的分选效果,电选前应根据物料的性质、操作条件等采取不同的准备作业。常用的准备作业有物料的干燥、脱泥与分级以及表面处理等。

一、干燥

干燥的方法很多,在实验室里可以采用恒温干燥箱等,在生产上常用的有转筒干燥器、气流干燥器、沸腾干燥器以及烘砂炉等。可根据物料的性质对产品的要求、设备制造、占地面积、劳动条件等加以选择。

二、脱泥与分级

在圆筒型电选机中,由于粗矿粒做圆周运动所需的向心力大,因此导体产品中优先富集粗矿粒,而在非导体产品中优先富集细矿粒。为了避免这种按粒度分选的现象,物料在电选前往往需要先经筛分。当物料中含有大量细矿粒(小于40微米)时,由于细矿粒会粘在接地圆筒电极上、产生粉尘以及引起高压电极与接地电极之间产生火花放电等,使分选过程遭到破坏,因此事先需经脱泥处理。电选物料的分级一般采用干式筛分,有时可以采用风力分级,也可以在箱式电选机中进行。

三、矿物表面处理

电选的效果在很大程度上取决于矿物的表面状况。矿物的表面状况有时可以用预处理的方法人为地加以改变,例如,用药剂进行处理,借以从矿物表面清除某些组分,使矿物表面有选择性地吸附药剂而形成新的表面膜,从而选择性地改变不同矿物的导电性,以利于分选。

电选机所采用的电场有静电场、电晕电场和复合电场三种。

静电场常由高压直流电源产生,可对荷电矿粒产生吸引或排斥力作用,从而使矿粒运轨迹不同而达到分选的目的。电晕电场是电选中广泛使用的一种电场,它是采用两个相隔一定距离的电极,其中一个为直径很小的丝电极(或称电晕极),曲率很大,通以高压直流负电或正电,另一极为平面或直径很大的鼓筒(接地),此时产生局部放电的电晕电场,可使经过两电极间的矿粒带电。复合电场是指电晕电场与复合电场相结合的电场,是电选机电场中常用的电场,可大大提高分选效果。

目前,电选主要有下列方面的应用。

(1)有色、黑色和稀有金属矿的精选例如,白钨与锡石的分离;磁铁矿、赤铁矿、铬铁矿、锰矿的分选;坦妮矿、钦铁矿、金红石、独居石的分选;黄金的分选等。

(2)非金属矿物的分选例如,石英、长石的分选;石墨、金刚石、磷灰石、煤和石棉等的分选。

(3)超纯铁精矿的生产 例如,采用电选生产高质量的铁精矿,含Fe大于66%,含SiO2小于3%,这对降低焦比,节约能源和降低成本具有优越性。

(4)各种物料的分级 可按物料的形状和粒度进行分级。

(5)碎散金属粉末、细粒于其他绝缘材料的分选。

(6)塑料中除去非铁质的金属物质。

(7)城市固体废物中回收铜、铝等有用金属。

(8)粮食及其他谷物选种以除去不纯杂物。

(9)茶叶的分选。


五、化学选矿
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化学选矿是基于矿物和矿物组分的化学性质的差异,利用化学方法改变矿物组成,然后用其他的方法使目的组分富集的 矿物加工工艺。

例如,用稀硫酸浸出含孔雀石的铜矿石。使矿物组分发生变化,即孔雀石变成了硫酸铜溶液。再用铁屑置换溶液中的铜离子可以得到金属铜(海绵 铜)。化学选矿是处理和综合利用某些贫、细、杂等难选矿物原料的有效方法之一。也是充分利用矿产资源和解决三废(废水、废渣和废气)处理、变废为宝和保护 环境的重要方法之一。

化学选矿的处理对象和目的与物理矿选相同,都是处理矿物原料并使目的组分得到富集、分离及棕合利用矿产资源。但其应用范围较物理选矿宽,除了可以处 理难选原矿外,还可以处理物理选矿方法无法处理的中间产品、尾矿、粗精矿,并能从“三废”中回收有用组分。

因此,化学选矿很有发展前途,但应该指出,目前 化学选矿普遍存在成木较高的问题,主要是化学选矿过程需要消耗大量的化学试刘,因而在通常条件下.能用物理选矿方法处理的物料就不宜用化学选矿方法。

化学选矿根据不同的工艺流程有着不同的作业,比较典型的化学选矿过程一般包括了准备作业等六个主要作业。

(1)准备作业 这一作业与物理选矿方法相同,包括对物料的破碎与筛分、磨矿与分级及配料混匀等机构加工过程。目的是使物料破磨到一定的粒度,为下一作业准备适宜的细度、浓度,有时还用物理选矿方法除去某些有害杂质或使目的矿物预先富集,使矿物原料与化学试剂配料、混匀。如果用火法处理,有时还要对物料进行干燥或烧结等,为下一作业创造有利条件。

(2)焙烧作业 焙烧的目的是为了改变矿石的化学组成或除去有害杂质,使目的矿物(组分)转变为容易浸出或有利于物理选矿的形态,为下一作业准备条件。焙烧的产物有焙砂、干尘、湿法收尘液和泥浆,可根据其组成及性质采用相应方法从中回收有用组分。

(3)浸出作业 这一作业是根据原料性质和工艺要求,使有用组分或杂质组分选择性溶于浸出溶剂中,从而使有用组分与杂质组分相分离或使有用组分相分离,为下一工序从浸出液或浸出渣中回收有用组分创造条件。

(4)固液分离作业 这和物理选矿产品的脱水作业性质一样,但化学选矿浸出矿浆的固液分离的难度大些,一般也是采用沉降,过滤和分级等方法处理浸出矿浆,以得到下一作业处理的澄清溶液或含少量细矿粒的溶液 。

(5)净化作业 为了得到高品位的化学精矿,浸出液常用化学沉淀法、离子交换法成溶剂萃取法等进行净化分离,以除去杂质,得到有用组分含是较高的净化溶液。

(6)制取化学精矿作业 从浸出液中提取有用金属(组分)而得到化学精矿,一般可采用化学沉淀法、金属置换法、电积法、炭吸附法、离子交换或溶剂萃取法;有的情况也可以采用物理选矿法。典型的化学选矿的原则流程可用图7-1表示。




六、微生物选矿
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亦称“细菌选矿”。主要利用铁氧化细菌、硫氧化细菌及硅酸盐细菌等微生物从矿物中脱除铁、硫及硅等的选矿方法。铁氧化细菌能氧化铁.硫氧化细菌能氧化硫,硅酸盐细菌利用分解作用能从铝土矿物中脱除硅。除用于脱硫、脱铁和脱硅外,还可用于回收铜、铀、钴、锰和金等。

细菌选矿又叫细菌浸出,它是利用某些微生物的催化作用,使矿石中的金属溶解出来。例如有一种叫硫氧化细菌,具有使元素硫氧化的能力,在溶液中能生成硫酸。又一种叫铁氧化细菌,它具有把FeSO4加速氧化为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溶液都是硫化矿及其他矿物的有效溶剂。

例如:在多金属硫化矿中一般都含有黄铁矿,在有水和氧存在的条件下,黄铁矿缓慢氧化,并生成FeSO4与H2SO4,其反应式为:

铁氧细菌在有氧与硫酸存在的条件下,则用极快的速度把FeSO4氧化成Fe2(SO4)3,其反应式为:

Fe2(SO4)3能把矿物中的金属溶解出来,例如对辉铜矿作用时,能生成CuSO4、FeSO4及S,其反应式为:

上式反应生成的FeSO4,可由铁氧化细菌进行再氧化,生成Fe2(SO4)33从而该反应在溶液中反复循环,浸出作用不断进行。如果溶液中有硫氧化细菌存在时,则会使反应生成的S被硫氧化细菌氧化生成H2SO4,这对矿石的浸出作用更为有效,其反应式为:

细菌浸出的优点:

(1)设备简单,操作方便,(2)适应于处理贫矿、废矿、尾矿及炉渣等,(3)可以综合浸出,综合回收多种金属,(4)目前对铜、铀的细菌浸出工艺比较成熟,并且铜的浸出液可以经萃取-电积法或铁置换-浮选法回收其中的铜。

细菌浸出的主要缺点是细菌的培养比较麻烦,浸出周期比较长。

国内有不少应用细菌选矿的实例,如广东某铜矿,安徽某铜矿老采区细菌浸出,湖南某铜矿等。现简介湖南某铜矿应用细菌浸出处理含铜尾矿的情况。


湖南某铜矿地表堆存着大量浮选尾矿与重选尾矿,浮选尾矿含铜0.11%~0.20%;重选尾矿含铜1.25%~1.50%,并且两种尾矿都含有稀有金属。


尾矿用细菌浸出的工艺流程如图7-7所示。由于尾矿粒度细,所以采用浸出池进行浸出。先加入酸,酸化水与矿石中的碱性脉石,待pH值达到2.0左右时,加入含菌高铁(Fe3+)的浸出液进行循环浸出,直至浸液的铜、稀有金属浓度很低为止。然后追加铜、稀有金属很低的细菌浸液,当浸出液浓度更低时,再水洗2~3天则可排料。

尾矿浸出时间为20天,浸出结果如表7-2所列。浸出液中的稀有金属经过吸附之后,尾液含铜约1.5~2.0克/升,采用铁置换法使铜沉淀为海绵铜,其化学反应式为:

(1)置换液含铜愈高愈好,含铁应尽可能少,pH=1.8%~2.0;

(2)当溶液pH值在1.5左右,铜浓度在2~4克/升时,耗铁比为铜的2.0~2.5倍;当pH值在2左右时,铜浓度较高时,耗铁比为铜的1.5倍;
(3)铁置换时间,这与温度、废铁质量和数量、溶液酸度及置换方式等因素有关。一般在温度大于20`C,通气情况下,六小时可以置换完毕;
(4)置换后立即排放尾液,调节尾液中的Fe2+浓度和酸度,并返回细菌培养液使用。

主要技术经济指标:

(1)铜的总回收率70%~75%;稀有金属的总回收率75~80%;
(2)海绵铜品位60%~650%;
(3)每吨矿耗硫酸40%~45公斤;每吨铜耗铁为2.5吨;
(4)折算纯金属铜每吨成本2000元。



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