化学选矿.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,主 要 内 容,一、化学选矿的概念,二、化学选矿的过程,三、化学选矿的方法,焙烧法,浸出法,什么是化学选矿？,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。,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。,化学选矿与物理选矿,物理选矿,化学选矿,选矿对象,相对易选的品位较高的原矿,贫细杂等难选原矿,/,物理选矿的中矿或粗精矿,/,工业废渣,选矿依据,矿物之间的密度,/,润湿性,/,电性,/,磁性等物理和物理化学性质差异,矿物的热分解,/,溶剂溶解,/,吸附,/,解吸附等化学性质差异,分选本质,分离富集，不改变矿物自身组成,化学加工，改变矿物自身组成与结构,产品形态,矿物精矿,化学精矿或金属及其化合物,化学选矿与冶金,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。,化学选矿与物理选矿的应用,化学选矿的原则流程图,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,焙烧,(roasting),，加热反应使目的矿物易于后续处理，或使杂质挥发分解。,选择性浸出,浸出,(,leaching,),，使某些矿物组分溶于浸出液中，以分离有用组分与杂质。,固液分离,浸出前浓缩矿浆；浸出后矿浆和化学沉淀悬浮液的固液分离；重力沉降法、过滤法、离心分离法、生物絮凝法等。,浸出液净化,化学沉淀法、离子交换法、溶剂萃取法、活性炭吸附法、离子浮选法等。,产品制取,从净化液中沉淀析出化学精矿；化学沉淀法、金属置换法、电沉积法等。,化学选矿的一般过程,1,焙烧法,焙烧,：,在适宜的气氛和低于矿物熔点的温度条件下，目的组分矿物发生物理和化学变化,，转变为易于浸出或物理分选的形态。,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例如：黄铁矿,FeS,2,的磁化焙烧,1 焙烧,法,煅烧,氧化焙烧,石灰石煅烧,辉钼矿氧化焙烧,还原焙烧,红土镍矿中的氧化镍被还原,1 焙烧,法,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,2,选择性浸出,浸出：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。,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。,2 选择性浸出,浸出率,的计算,Q,某组分在原料中的质量（干计），kg；,V,浸出液体积，m,3,；,C,某组分在浸出液中的浓度，kg/m,3,；,m,浸出渣质量，kg；,浸出渣中该组分的品位，%。,液计浸出率,渣计浸出率,2 选择性浸出,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,3,个月后检测，浸出液中铜离子的浓度为,25%,，浸出渣的质量为,0.9kg,，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,=,（,410,-3,m,3,25%,）,/,（,1kg0.2%,）,=50%,=1,（,0.9kg0.09%,）,/,（,1kg0.2%,）,=59.5%,2 选择性浸出,浸出方法,浸出剂,浸出矿石类型,酸浸,硫酸,铜、镍、钴、锌、磷的氧化物,盐酸,磷、铋氧化矿、钨精矿脱铜脱磷,碱浸,氨水,铜、镍、钴的硫化矿,碳酸钠,白钨矿、铀矿,盐浸,氰化钠,金、银等贵金属矿,硫酸铁,铜、铅、铋等硫化矿,氯化钠,离子型稀土矿,细菌浸出,菌液,铜、镍、钴、铀、砷等矿,水浸,水,岩盐、焙砂等水溶性矿物,2 选择性浸出,工程中常用的浸出方式,渗滤浸出：浸出溶液在静止的固体物料间渗透流过。,搅拌浸出：细磨矿石在浸出反应器中实现固液气接触与反应。,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出等；,渗滤槽浸应用于处理量较小的细粒矿石。,机械搅拌浸出槽依靠各种搅拌桨叶的高速旋转；,空气搅拌浸出槽压缩空气的气动作用实现搅拌；,气动联合搅拌浸出槽空气搅拌与机械搅拌联合。,2 选择性浸出,紫金山金选厂氰化堆浸,智利,Spence,高砷铜精矿生物搅拌槽浸出,2 选择性浸出,2 选择性浸出,紫金山金选厂炭浸槽,含金氧化矿体的原位浸出,2 选择性浸出,2 选择性浸出,孔雀石的酸浸溶解,可溶性的金氰络合物,金的氰化浸出,2 选择性浸出,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的过程。,浸出剂：氰化物,-,NaCN,，白色结晶粉末，溶于水呈碱性；有剧毒，密封干燥避光保存。,氧化剂：空气中的氧气,碱：石灰,CaO,或者片碱,NaOH,，起保护作用，防止,HCN,的生成。,2 选择性浸出,微生物浸出,利用微生物将矿物（主要是指金属硫化矿和氧化矿）中的有价金属选择性浸出到溶液中再加以回收的技术。,例如：在水和空气存在的情况下，低品位的黄铜矿在细菌的催化作用下，发生化学氧化还原反应，溶于浸出液中；微生物在此过程中获得生长繁殖所需的能量。,CO,2,O,2,Fe,3+,CO,2,+e,O2,SO,4,2-,S,2,O,3,2-,M,n+,生物能,-,化学能的转换,H,2,O,-e,固、液、气三相界面的传质与电子传递,MS,2 选择性浸出,细菌与矿物的相互作用,微生物浸出,微生物浸出中常用微生物,基本特点：嗜酸，嗜热，能够利用亚铁和还原型硫化物（黄铁矿，黄铜矿，单质硫，硫代硫酸钠等）作为能源底物生长。,硫化叶菌（,Sulfolobus,metallicus,）,勤奋金属球菌（,Metallosphaera,sedula,）,嗜酸两面菌（,Acidianus,manzaensis,）,嗜酸氧化亚铁硫杆菌（,A.ferrooxidans,）,嗜酸氧化硫硫杆菌（,A.thiooxidans,）,阿贝氏嗜酸硫杆菌（,A.albertensis,）,中温菌,30,喜温嗜酸硫杆菌（,A.caldus,）,嗜热硫氧化硫化杆菌,(,S.thermosulfidooxidans,),嗜热菌,45,极度嗜热菌,65,2 选择性浸出,酸性矿坑废水中取样,实验室细菌培养与筛选,回转式恒温调速摇瓶柜,摇瓶培养的细菌,磁力搅拌发酵罐,细菌形态,培养皿,光学显微镜下看到的细菌,扫描电镜和透射电镜下的,嗜酸氧化亚铁硫杆菌,左：氧化亚铁钩端螺旋菌,右：勤奋金属球菌,微生物培养液,电解,铜矿堆,经溶剂萃取后的,浸出液,生物堆浸工艺,难处理金矿细菌预氧化堆浸工艺流程,