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漲知識!6種常見的選礦方法,太詳細了(二)
發布時間:2019-06-16 有644人點擊
四、電
選法
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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最低電壓與石墨上電子流出的最低電壓之比來表示,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。


表2 各類礦物的介電常數及電阻一覽表

為了提高電選機的分選效果,電選前應根據物料的性質、操作條件等采取不同的準備作業。常用的準備作業有物料的干燥、脫泥與分級以及表面處理等。

一、干燥

干燥的方法很多,在實驗室里可以采用恒溫干燥箱等,在生產上常用的有轉筒干燥器、氣流干燥器、沸騰干燥器以及烘砂爐等。可根據物料的性質對產品的要求、設備制造、占地面積、勞動條件等加以選擇。

二、脫泥與分級

在圓筒型電選機中,由于粗礦粒做圓周運動所需的向心力大,因此導體產品中優先富集粗礦粒,而在非導體產品中優先富集細礦粒。為了避免這種按粒度分選的現象,物料在電選前往往需要先經篩分。當物料中含有大量細礦粒(小于40微米)時,由于細礦粒會粘在接地圓筒電極上、產生粉塵以及引起高壓電極與接地電極之間產生火花放電等,使分選過程遭到破壞,因此事先需經脫泥處理。電選物料的分級一般采用干式篩分,有時可以采用風力分級,也可以在箱式電選機中進行。

三、礦物表面處理

電選的效果在很大程度上取決于礦物的表面狀況。礦物的表面狀況有時可以用預處理的方法人為地加以改變,例如,用藥劑進行處理,借以從礦物表面清除某些組分,使礦物表面有選擇性地吸附藥劑而形成新的表面膜,從而選擇性地改變不同礦物的導電性,以利于分選。

電選機所采用的電場有靜電場、電暈電場和復合電場三種。

靜電場常由高壓直流電源產生,可對荷電礦粒產生吸引或排斥力作用,從而使礦粒運軌跡不同而達到分選的目的。電暈電場是電選中廣泛使用的一種電場,它是采用兩個相隔一定距離的電極,其中一個為直徑很小的絲電極(或稱電暈極),曲率很大,通以高壓直流負電或正電,另一極為平面或直徑很大的鼓筒(接地),此時產生局部放電的電暈電場,可使經過兩電極間的礦粒帶電。復合電場是指電暈電場與復合電場相結合的電場,是電選機電場中常用的電場,可大大提高分選效果。

目前,電選主要有下列方面的應用。

(1)有色、黑色和稀有金屬礦的精選例如,白鎢與錫石的分離;磁鐵礦、赤鐵礦、鉻鐵礦、錳礦的分選;坦妮礦、欽鐵礦、金紅石、獨居石的分選;黃金的分選等。

(2)非金屬礦物的分選例如,石英、長石的分選;石墨、金剛石、磷灰石、煤和石棉等的分選。

(3)超純鐵精礦的生產 例如,采用電選生產高質量的鐵精礦,含Fe大于66%,含SiO2小于3%,這對降低焦比,節約能源和降低成本具有優越性。

(4)各種物料的分級 可按物料的形狀和粒度進行分級。

(5)碎散金屬粉末、細粒于其他絕緣材料的分選。

(6)塑料中除去非鐵質的金屬物質。

(7)城市固體廢物中回收銅、鋁等有用金屬。

(8)糧食及其他谷物選種以除去不純雜物。

(9)茶葉的分選。

五、化學選礦
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化學選礦是基于礦物和礦物組分的化學性質的差異,利用化學方法改變礦物組成,然后用其他的方法使目的組分富集的 礦物加工工藝。

例如,用稀硫酸浸出含孔雀石的銅礦石。使礦物組分發生變化,即孔雀石變成了硫酸銅溶液。再用鐵屑置換溶液中的銅離子可以得到金屬銅(海綿 銅)。化學選礦是處理和綜合利用某些貧、細、雜等難選礦物原料的有效方法之一。也是充分利用礦產資源和解決三廢(廢水、廢渣和廢氣)處理、變廢為寶和保護 環境的重要方法之一。

化學選礦的處理對象和目的與物理礦選相同,都是處理礦物原料并使目的組分得到富集、分離及棕合利用礦產資源。但其應用范圍較物理選礦寬,除了可以處 理難選原礦外,還可以處理物理選礦方法無法處理的中間產品、尾礦、粗精礦,并能從“三廢”中回收有用組分。

因此,化學選礦很有發展前途,但應該指出,目前 化學選礦普遍存在成木較高的問題,主要是化學選礦過程需要消耗大量的化學試劉,因而在通常條件下.能用物理選礦方法處理的物料就不宜用化學選礦方法。

化學選礦根據不同的工藝流程有著不同的作業,比較典型的化學選礦過程一般包括了準備作業等六個主要作業。

(1)準備作業 這一作業與物理選礦方法相同,包括對物料的破碎與篩分、磨礦與分級及配料混勻等機構加工過程。目的是使物料破磨到一定的粒度,為下一作業準備適宜的細度、濃度,有時還用物理選礦方法除去某些有害雜質或使目的礦物預先富集,使礦物原料與化學試劑配料、混勻。如果用火法處理,有時還要對物料進行干燥或燒結等,為下一作業創造有利條件。

(2)焙燒作業 焙燒的目的是為了改變礦石的化學組成或除去有害雜質,使目的礦物(組分)轉變為容易浸出或有利于物理選礦的形態,為下一作業準備條件。焙燒的產物有焙砂、干塵、濕法收塵液和泥漿,可根據其組成及性質采用相應方法從中回收有用組分。

(3)浸出作業 這一作業是根據原料性質和工藝要求,使有用組分或雜質組分選擇性溶于浸出溶劑中,從而使有用組分與雜質組分相分離或使有用組分相分離,為下一工序從浸出液或浸出渣中回收有用組分創造條件。

(4)固液分離作業 這和物理選礦產品的脫水作業性質一樣,但化學選礦浸出礦漿的固液分離的難度大些,一般也是采用沉降,過濾和分級等方法處理浸出礦漿,以得到下一作業處理的澄清溶液或含少量細礦粒的溶液 。

(5)凈化作業 為了得到高品位的化學精礦,浸出液常用化學沉淀法、離子交換法成溶劑萃取法等進行凈化分離,以除去雜質,得到有用組分含是較高的凈化溶液。

(6)制取化學精礦作業 從浸出液中提取有用金屬(組分)而得到化學精礦,一般可采用化學沉淀法、金屬置換法、電積法、炭吸附法、離子交換或溶劑萃取法;有的情況也可以采用物理選礦法。典型的化學選礦的原則流程可用圖7-1表示。



六、微生物選礦
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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)33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。



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