化学选矿教案

绪论
近20多年来，随着科学技术和经济建设的迅猛发展，各国对矿产资源的需求量与日俱增，矿产资源开采量翻番的周期愈来愈短。

易采易选的单一富矿愈来愈少，其开采量所占比重越来越小;嵌布粒度细、品位低的难选复合矿的开采量愈来愈六，其所占比例越来越大。

矿产品加工部门和用户对矿产品的品种和质量要求愈来愈高，对矿产品加工过程中的环保要求也越采越高。

为了满足国民经济各部门对矿产品的需求，矿物工程学科承受着越来越大的压力，因此，在完善原有的重力选矿、浮选和磁电选矿等物理选矿法的同时，急切要求发展新的分选效率、经济效益和环保效益更高的选矿方法。

正因如此，近20年来，化学选矿法及化学选矿和物理选矿的联合流程得到了迅速的发展。

传统的选矿方法存在的缺陷：
传统的选矿方法对成分复杂、嵌布粒度微细、有价成分含量较低的矿石、冶金或化工行业的中间产品、工业生产的废料以及城市生活废弃物的处理收效甚微，而化学选矿为开发利用上述资源提供了有效的、合理的、有前途的途径。

所谓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。

它是处理和综合利用某些贫、杂、细等难选矿物原料的有效方法之一，也是使未利用资源资源化和解决三废处理、变废为宝及保护环境的重要方法之一。

1、化学选矿与物理选矿的区别
⏹重选、浮选、磁选（磁化焙烧除外）、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，普遍存在成本较高的问题，而物理选矿成本较低。

2、化学选矿与物理选矿的应用
⏹都是处理矿物原料并使目的组分得到富集、分离及综合利用矿产资源。

⏹物理选矿主要处理粒度相对较粗的矿物；化学选矿较物理选矿其应用范围更宽。

⏹化学选矿可以处理物理选矿方法无法处理的低品位、嵌布粒度细、矿物组成复杂的矿石，并能从“三废”中回收有用组分。

最大限度地综合回收原料中的有价成分。

3、化学选矿要学习的主要内容
化学选矿的基本理论、基本方法、工艺过程和典型应用示例。

4、化学选矿的主要过程
化学选矿一般包括三个阶段六个作业。

三阶段，即原料准备阶段、物料分解阶段、产品的制取阶段。

六作业，即原料准备、焙烧、浸出、固液分离、浸出液的净化、制取化学精矿。

（1）原料准备：包括矿物原料的破碎筛分、磨矿分级、配料混匀等作业，目的是使物料碎磨至一定的粒度，为后续作业准备细度、浓度合适的物料或混合料;以使物料分解更完全。

有时还需用物理选矿方法除去某些有害杂质，使目的矿物预先富集，使矿物原料与化学试剂配料、混匀，为后续作业创造较有利的条件。

（2）矿石和物料的分解：为使矿石或其他物料与化学试剂充分作用，达到有用组分的分离和富集的目的，可直接浸出，也可焙烧后浸出。

焙烧：目的是使有用组分转变成容易浸出或容易用物理选矿方法分选的状态。

焙烧产物有焙砂、粉尘、湿法收尘液或泥浆，根据产物组成及性质采用相应的方法从中回收有价成分。

焙烧可分为还原焙烧、氧化焙烧和氯化焙烧等。

浸出根据原料性质和工艺要求，使有价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。

原料可以直接浸出，也可以焙烧后浸出。

浸出后采用相应的办法从浸出液中或浸渣中回收有价组分。

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。

化学选矿常常需要固液分离作业，使悬浮物与溶液分离。

（3）化学选矿产品的制取：包括净液和产品制取等过程。

净液：为了获得高品位的化合物或金属产品，浸出液常常采用化学沉淀、离子交换、有机溶剂萃取、离子浮选、两液浮选、沉淀浮选等方法，除去有害杂质，获得最终产品。

产品制取：从净化液中沉淀析出化学选矿产品，一般采用化学沉淀法、电解沉积法和物理选矿法，有时也采用炭浆法、矿浆树脂法、矿浆直接萃取法等。

有时可采用炭浆法、矿浆树脂法、矿浆直接电积法或物理选矿法直接从浸出矿桨中提取有用组分、省去或简化固液分离作业。

有时也可采用上述方法将浸出、净化和制取化学榨矿等作业组合在一起，以提高化选过程的技术经济指标。

实际上，一个完整的化学选矿过程除了上述三个阶段外，往往还包括试剂的再生，废液处理等。

由于近20多年来的不断研究和实践，目前化学选矿已被成功地用于处理某些难选的黑色、有色、稀有金属和非金属矿物原料，如铁、锰、钦、钢、铅、锌、钨、铂、锡、金、银，钮、妮、钻、镍、铀、社、稀土、磷、铝、石墨、金刚石，高岭土等矿物原料。

除已大规模地用于从物理选矿尾矿、难选中矿、难选原矿、粗精矿、表外矿、废石等固体矿物原料中回
收某些有用组分外，还可从矿坑水、洗矿水和海水中提取某些有用组分，其应用范围正日益
扩大，现已成为处理某些难选矿物原料和治理三废的常规方法之一。

一个先进的方法、流程或工艺，除技术上先进外，经济上还必须合理。

化学选矿法虽然是处理贫、细、杂等难选矿物原料和使未利用资源资源化的有效方法，综合利用系数也较高，但化学选矿过程需要消耗大量的化学试剂，因而在通常条件下应尽可能利用现有的物理选矿方法处理矿物原料，仅在用物理选矿法无法处理或得不到满意的技术经济指标时，刁一考虑采用化学选矿工艺。

采用化学选矿工艺时，也应尽可能采用物理选矿和化学选矿的联合流程，即采用多种选矿‘方法和工艺，以期最经济合理地综合利用矿物资源。

采用选矿联合流程时，物理选矿作业可位于化选作业之前，也可在其间或共后，这取决于原料特性和对产品形态的要求。

此外，还应尽可能地采用闭路流程，使试剂充分再生回收和使水循环使用，以降低化学选矿的成本和减少环境污染，取得最好的经济效益、社会效益和环境效益。

只有在化学选矿工艺具有明显的技术经济效益的前提一下，才单独采用化学选矿工艺欢理某些矿物原料，此时除设法降低试剂耗量、降低能耗外，还应同时考虑化选过程的三废处理问题。

5、总结
（1）化学选矿主要包括对矿石或其他原料的焙烧处理和湿法化学处理两大部分。

（2）焙烧由于燃料价格上涨和环境保护等问题，近年发展缓慢。

（3）湿法化学处理受到人们的重视。

（4）化学选矿广泛地用于处理各种难选的黑色金属、有色金属、特别是贵金属和非金属矿产资源的开发。

第一章矿物原料的焙烧
1、焙烧过程的分类
焙烧是物料在适宜的气氛和低于矿物原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。

焙烧后的产品称焙砂。

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：(1)还原焙烧；(2)
氧化焙烧和硫酸化焙烧；(3)氯化焙烧与氯化离析；(5)钠盐焙烧；(6)煅烧。

（1）氧化焙烧和硫酸化焙烧
这是一种最常用的焙烧方法。

将金属的硫化物矿石或精矿在空气中焙烧成氧化物，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。

如果将金属的硫化物矿石在氧化气氛中进行焙烧，使之转化为易溶的硫酸盐，以便用水浸出，则称为硫酸化焙烧。

在焙烧条件下，硫化矿物转变为金属氧化物和金属硫酸盐的反应可表示为：
2MS+3O2=2MO+2SO2；2SO2+O2=2SO3；MO+SO3=MSO4
氧化焙烧可使重金属硫化矿物转变为易浸的氧化物或硫酸盐，使硫化铁转变为难浸的氧
化铁，并可改变物料的结构构造，使其疏松多孔，而且可使砷、锑、硒、铅等部分挥发。

氧化焙烧常用脱硫率或目的组分的硫酸化程度来衡量，广泛用于铁、铜、铜一镍、钻、铂、锌、锑等硫化矿的处理，也可在炉料中加入硫化剂(元素硫、黄铁矿等)使某些重金属氧化物转变为相应的硫酸盐。

氧化焙烧作业可据生产规模采用间断或连续的方式进行。

处理量小时，可在间断作业的焙烧锅或反射炉中进行。

处理量大时，可采用连续作业的回转窑、沸腾护或多层焙烧炉。

（2）还原焙烧
还原焙烧是在低于炉料熔点和还原气氛条件下，使矿石中的金属氧化物转变为相应低价
金属氧化或金属的过程除了汞和银的氧化物在低于400摄氏度的温度条件下于空气中加热
可分解析出金属外，绝大多数金属氧化物不能用热分解的方法还原，只能采用添加还原剂的
方法将其还原。

金属氧化物的还原可用下式表示：
MO+R=M+RO；
还原焙烧时可采用固体还原剂、气体还原剂或液体还原剂。

生产中常用的还原剂有固体
炭、一氧化碳气体和氢气。

金属氧化物除呈纯态存在外，还呈结合状态存在，结合态的金属氧化物较纯态稳定，较
难被还原，须在较高的还原温度条条下才能被还原。

还原焙烧目前主要用于处理难选的铁、
锰、镍、铜、锡、锑等矿物原料。

实例：（1）弱磁性贫铁矿石的还原磁化焙烧
我国铁矿资源中，弱磁性黄铁矿占相当大的比例，日前可用浮选、重选、强磁选或还原
焙烧一磁选等工艺处理。

虽然强磁选工艺显示了巨大的优越性，但在我国还原焙烧一磁选工
艺仍是处理这类矿石的有效方法之一。

还原磁化焙烧是在一定条件下，使弱磁性的赤铁矿、
褐铁矿和针铁矿等选择性地被还原为强磁性的磁铁矿或γ一赤铁矿。

工业上用的还原剂主要为各种煤气、天然气或焦炭、煤粉等，起还原作用的主要是CO
和H2.。