化學選礦技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用

張馨文

(黑龍江省冶金設(shè)計規(guī)劃院，哈爾濱150040)

化學選礦:基于物料組分的化學性質(zhì)的差異，利用化學方法改變物料性質(zhì)組成，然后用其他的方法使目的組分富集的資源加工工藝。它包括化學浸出與化學分離兩個主要過程。

化學分離則主要是依據(jù)化學浸出液中的物料在化學性質(zhì)上的差異，利用物質(zhì)在兩相之間的轉(zhuǎn)移來實現(xiàn)物料分離的方法，如沉淀和共沉淀、溶劑萃取、離子交換、色譜法、電泳、膜分離、電化學分離、泡沫浮選和選擇性溶解等等。

應(yīng)用化學選礦是處理貧、細、雜等難選礦物原料和使未利用礦產(chǎn)資源資源化的有效方法，其分選效率比物理選礦法高。但化學選礦過程需消耗大量的化學藥劑，對設(shè)備材質(zhì)和固液分離等的要求均比物理選礦高。因此，在通常條件下應(yīng)盡可能采用現(xiàn)有的物理選礦法處理礦物原料，僅在單獨使用物理選礦法無法處理或得不到合理的技術(shù)經(jīng)濟指標時，才考慮采用化學選礦工藝。采用化學選礦工藝時，應(yīng)盡量采用閉路流程，使藥劑充分再生回收和水循環(huán)使用，以降低藥劑消耗和減少環(huán)境污染;并應(yīng)盡可能采用物理選礦和化學選礦的聯(lián)合流程，采用多種選礦方法處理礦物原料，以便最經(jīng)濟地綜合利用礦產(chǎn)資源。

中國于1909年在湖南水口山礦設(shè)計建成第一個重選廠，后改為浮選廠，到1949年全國僅有20余個選礦廠，1949年后設(shè)計建成了上千個各種類型選礦廠(包括重選、浮選、磁選和聯(lián)合流程選礦廠)，江西德興銅礦第三選礦廠的日處理礦石量達6萬t。20世紀80年代以來，在選礦廠破碎、磨礦設(shè)計中，為縮小破碎產(chǎn)品粒度、節(jié)省磨礦電耗、實現(xiàn)多碎少磨，美國采用φ2 100mm超細碎圓錐破碎機，前蘇聯(lián)采用KH－2 200mm慣性圓錐破碎機，中國江西德興銅礦第三選礦廠采用φ2 100mm超重型圓錐破碎機，山東棗莊金礦采用PYHD－900mm旋盤式超細碎圓錐破碎機。為簡化流程、節(jié)省鋼耗、降低成本，采用自磨礦工藝，美國采用nmX4.6m濕式自磨機，中國德興銅礦第一選礦廠采用卯smx2.sm濕式自磨機。在重選廠設(shè)計中，采用窄級分級、多段磨選、流膜選礦，特別是流膜選礦的應(yīng)用，改變了細泥重選的面貌。英國用40層翻床、橫流膠帶溜槽，中國用離心選礦機、振擺溜槽、雙層膠帶溜槽。在預(yù)選車間設(shè)計中，除重選、手選和重介質(zhì)選礦外，發(fā)展了激光、輻射和電導(dǎo)/磁性揀選等，在浮選廠設(shè)計中，采用等可浮、串支分流、絮凝浮選、載體浮選和閃速浮選等工藝。浮選設(shè)備有充氣式和機械攪拌式，如芬蘭loom浮選機和前蘇聯(lián)100m浮選柱等。在磁選廠設(shè)計中，有永磁、電磁、強磁和高梯度磁選，特別是強磁、高梯度磁選的應(yīng)用，使弱磁性礦物得以有效地回收，超導(dǎo)磁選更開辟了滋選的新領(lǐng)域。伴生組分的綜合回收，前蘇聯(lián)達74種，日本達85%～95%;中國的綜合回收，黃金占總產(chǎn)量的25%－33%，白銀占65%，鉑族金屬和稀散元素幾乎達100%。

隨著工藝水平的提高和設(shè)備的發(fā)展，選礦廠的處理對象，不僅適用于原礦石，而且用于處理尾礦、冶煉中間產(chǎn)品或爐渣。設(shè)計依據(jù)主要是上級主管部門下達的設(shè)計任務(wù)和有關(guān)文件，批準的地質(zhì)勘探報告。經(jīng)主管部門組織鑒定和批準的選礦試驗報告以及工程地質(zhì)報告、地形圖、設(shè)備圖等。采用新技術(shù)、新設(shè)備的工業(yè)試驗報告，要經(jīng)主管部門組織技術(shù)鑒定和審批，個別大型新設(shè)備用于工業(yè)生產(chǎn)時，要經(jīng)主管部門批準。選礦試驗包括可選性試驗、實驗室試驗、實驗室擴大連續(xù)試驗、半工業(yè)試驗、工業(yè)試驗和單項試驗。選礦試驗類別與適應(yīng)范圍設(shè)計規(guī)模與產(chǎn)品方案經(jīng)可行性研究論證，并由主管部門在下達的設(shè)計任務(wù)中確定。設(shè)計規(guī)模通常以年或日處理原礦石數(shù)量表示，按國家規(guī)定劃分大、中、小規(guī)模。

近年來，化學選礦法發(fā)展迅速，它可做為一個獨立的方法從礦石中富集有用組份，又可從中礦或做為冶金，化工原料尚不合格的產(chǎn)品中去除有害雜質(zhì)，還可做為改善其他選礦方法選分效果的準備工序。它處理的對象很廣，陳了貧、細、雜、難的礦石外，還可以處理廢水、廢渣，諸如陽極泥等冶金廢料。因此，目前在礦構(gòu)原料加工方面，化學選礦雖末得到像某些機械選礦那樣廣泛應(yīng)用，但它在這方面的作用仍是不可低估的。

因此，目前在礦構(gòu)原料加工方面，化學選礦雖末得到像某些機械選礦那樣廣泛應(yīng)用，但它在這方面的作用仍是不可低估的。

由于近20多年來的不斷研究和實踐，目前化學選礦已被成功地用于處理某些難選的黑色、有色、稀有金屬和非金屬礦物原料，如鐵、錳、鈦、銅、鉛、鋅、鎢、鉬、錫、金、銀、鉭、鈮、鉆、鎳、鈾、釷、稀土、磷、鋁、石墨、金剛石、高嶺土等礦物原料。除已大規(guī)模地用于從物理選礦尾礦、難選中礦、難選原礦、粗精礦、表外礦、廢石等固體礦物原料中回收某些有用組分外，還可從礦坑水、洗礦水和海水中提取某些有用組分，其應(yīng)用范圍正日益擴大，已逐漸成為處理某些難選礦物原料和治理三廢保護環(huán)境的常規(guī)技術(shù)方法之一。

隨傳統(tǒng)礦產(chǎn)資源的日益減少，資源形勢的不斷惡化及選礦成本的不斷增加，人們不得不面臨“資源開發(fā)與可持續(xù)發(fā)展”這一問題。而要解決這一問題，原來得不到開發(fā)的眾多貧、細、雜物料必須資源化，而這需要與此相適應(yīng)的資源開發(fā)技術(shù);同時，為合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，適應(yīng)經(jīng)濟發(fā)展的需要，抵御市場價格的沖擊，也迫切需要生產(chǎn)程序的簡化，以降低選礦生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率，增加企業(yè)的真正效益。單純依靠傳統(tǒng)的選礦方法難以達到這一需要，化學選礦的地位因此而變得日益重要。近幾年來，在化學選礦這一重要領(lǐng)域以及其與傳統(tǒng)的選冶方法相結(jié)合方面都取得了更為明顯的進展。