選礦技術(shù)在礦業(yè)環(huán)保中的應(yīng)用探討

陳 芹

（河北省地礦局第六地質(zhì)大隊，石家莊 050081）

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的快速發(fā)展，人類對于大自然造成的破壞越來越嚴(yán)重，在這樣的背景下，人與自然和諧相處的局面也逐漸被打破。作為最大的發(fā)展中國家，我國社會經(jīng)濟(jì)正處在快速發(fā)展階段，因此環(huán)境問題比較嚴(yán)重。尤其選礦工業(yè)對于環(huán)境的污染十分嚴(yán)重，人們要不斷加大環(huán)境保護(hù)力度，實現(xiàn)礦業(yè)鏈在生產(chǎn)和環(huán)保兩方面的協(xié)調(diào)發(fā)展，但從國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)來說，這種意識還有待加強。建立綠色礦山是我國未來礦業(yè)發(fā)展的唯一正確方向，同時也對礦業(yè)發(fā)展技術(shù)提出了更高的要求。所以，人們只有不斷提升選礦技術(shù)，才能夠有效保護(hù)環(huán)境。

1 當(dāng)前我國常見的選礦技術(shù)分析

1.1 浮選

浮選就是利用各種礦物原料顆粒表面對水的親水性差異進(jìn)行篩選，通常指泡沫浮選。由于天然疏水性礦物相對較少，所以常常需要向礦漿中添加捕收劑，以此提升欲浮出礦物的疏水性，通過加入各種調(diào)整劑，不斷提升其選擇性，添加起泡劑并充氣，產(chǎn)生氣泡，讓疏水性礦物顆粒附于氣泡，上浮分離。通常，浮選技術(shù)能夠用在小于0.3 mm的物料中，其原則上能夠選別各種礦物原料，這也是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種選礦技術(shù)[1]。另外，浮選技術(shù)還能夠應(yīng)用在冶煉中間產(chǎn)品、溶液中的離子以及處理廢水中，除了要采用大型浮選機(jī)械之外，還有回收微細(xì)物料的方式。比如，選擇性絮凝-浮選通過利用絮凝劑有選擇性地讓微細(xì)粒物料，形成尺寸相對較大的絮團(tuán)，之后用浮選技術(shù)分離。

1.2 揀選

揀選也是當(dāng)前我國常用的選礦技術(shù)之一，通常揀選包含手選和機(jī)械揀選這兩種類型，主要用于預(yù)選丟除廢石。手選技術(shù)就是進(jìn)行人工挑選，選礦人員直接結(jié)合礦物的外部特性來進(jìn)行判斷，這也是一種傳統(tǒng)的、較為古老的選礦方式，通常這種選礦技術(shù)需要由經(jīng)驗較為豐富的人員來操作，目前，我國還有部分礦山沿用該技術(shù)[2]。而機(jī)械揀選主要有光揀選，通過分析礦物光學(xué)特性來進(jìn)行揀選；X射線揀選，就是直接在X射線的照射下，發(fā)出熒光來進(jìn)行選別；還有放射線揀選，其就是利用鈾、釷等礦物的天然放射性來進(jìn)行選別。20世紀(jì)70年代，人們就開始利用礦物導(dǎo)電性和磁性的電性揀選和磁性揀選。

1.3 電選

顧名思義，電選技術(shù)就是直接利用礦物顆粒電性的差異，在高壓電場中進(jìn)行選別，其主要用于導(dǎo)體、半導(dǎo)體和非導(dǎo)體的礦物分選上。電選機(jī)按照電廠可以詳細(xì)分為靜電選礦機(jī)、復(fù)合電場電選機(jī)和電暈選礦機(jī)。按照礦粒帶電的方法，其可以分為接觸帶電電選機(jī)、摩擦帶電電選機(jī)和電暈帶電電選機(jī)。通常，電選機(jī)處理的粒度范圍較窄，且其處理能力也相對較低，用于選擇的原料需要先經(jīng)過干燥，所以在實際應(yīng)用過程中經(jīng)常容易受到較多的限制[3]。但其優(yōu)勢是成本相對較低，整個過程污染相對較小，最終的分選效果較好，其主要用于粗精礦的精選，如錫石、白鎢礦、鈦鐵礦和金紅石等，電選也常用于礦物原料的分級和除塵中，未來電選會朝著研制處理量更大和選別細(xì)粒物料效率高的方向發(fā)展。

1.4 重選

重選就是指在介質(zhì)流中，利用礦物原料顆粒本身比重的差異來進(jìn)行選別，通常有搖床選、溜槽選和跳汰選等方式。一直以來，重選都是選別黑鎢礦、錫石、粗粒鐵、錳礦石和沙金等礦物的主要方式，也普遍應(yīng)用在稀有金屬砂礦選別中[4]。重選技術(shù)較使用的粒度范圍寬，其粒徑小則低于1 mm，大則可到幾百毫米，重選選礦成本較大，對于環(huán)境的污染相對較小，凡是礦物粒度在該范圍內(nèi)，組分間比重差別較大的，都可以應(yīng)用重選技術(shù)。有時還可以利用重選預(yù)選來去除部分廢石，再用其他方法來進(jìn)行處理，這樣可以節(jié)省選礦費用，當(dāng)前貧礦和細(xì)礦物原料不斷增加，而重選能夠有效選別20 μm的物料中。另外，當(dāng)?shù)V物原料在斜面運動和碰撞時，直接利用其摩擦系數(shù)、碰撞恢復(fù)系數(shù)的差異進(jìn)行選別，選后產(chǎn)品處理作業(yè)包含精礦、中間產(chǎn)品和尾礦的脫水、尾礦堆置和廢水處理。選礦主要在水中進(jìn)行，選后產(chǎn)品需要進(jìn)行重力泄水、濃縮、過濾和干燥，塊狀和粗粒物料能夠用脫水篩、螺旋分級機(jī)和脫水倉等進(jìn)行重力泄水。

1.5 化選

化選就是直接根據(jù)礦物化學(xué)性質(zhì)的差異，采用相應(yīng)的化學(xué)方式，或者化學(xué)和物理方式相結(jié)合的方法，來分離和回收有用的成分，最終得到化學(xué)精礦。通常，這種方式要比物理選礦方式有著更高的適應(yīng)性，其分離效果也相對較好，唯一不足的就是該技術(shù)的應(yīng)用成本相對較高[5]。因此，化選技術(shù)常常應(yīng)用在物理選礦中，無法有效處理或者無法處理的礦物原料、中間產(chǎn)品和尾礦。隨著成分復(fù)雜、難選和細(xì)粒礦物原料的不斷增多，化學(xué)選礦、物理和化學(xué)選礦聯(lián)合流程的應(yīng)用越來越普遍，目前化學(xué)選成功應(yīng)用的實例主要有氰化法提金、離析-浮選處理氧化銅礦、酸浸-沉淀-浮選等技術(shù)。

2 選礦技術(shù)在礦業(yè)環(huán)保中的應(yīng)用探究

2.1 選礦技術(shù)在化學(xué)工業(yè)中的應(yīng)用

隨著社會經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各學(xué)科逐漸呈現(xiàn)一體化發(fā)展趨勢，在在這樣的背景下，選礦技術(shù)已基本實現(xiàn)系統(tǒng)化，相關(guān)設(shè)備正朝成套系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。其也廣泛應(yīng)用在黑色金屬、貴金屬和有色金屬等物質(zhì)的加工分離中，甚至在多個國家都屬于支柱產(chǎn)業(yè)，在人類社會發(fā)展過程中發(fā)揮著十分重要的作用[6]。首先，選礦技術(shù)能夠有效應(yīng)用在化學(xué)工業(yè)中，因為化工工業(yè)制硫酸過程中會產(chǎn)生大量的廢渣物質(zhì)，據(jù)調(diào)查，該廢渣通常含有40%的Fe，還有Zn、Cu、Ag等貴重金屬。人們可以選用化學(xué)選礦技術(shù)和物理選礦技術(shù)聯(lián)合流程來處理化工廠的硫酸渣，從中選出高純度、能夠直接送入冶煉廠的鐵精粉，應(yīng)用效果較好。

2.2 選礦技術(shù)在工業(yè)廢水凈化中的應(yīng)用

近年來，隨著人們的實踐積累，選礦技術(shù)應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，正在逐漸朝其他行業(yè)擴(kuò)散。當(dāng)前，很多發(fā)達(dá)國家都將選礦技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)廢水凈化中，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。當(dāng)前，我國正處在快速發(fā)展階段，各種廢水問題十分嚴(yán)峻，通常廢水分為城市污水和工業(yè)污水兩種[7]。我國城市污水主要是由市政污水處理廠來進(jìn)行處理，而工業(yè)污水則需要企業(yè)利用相應(yīng)的工藝和設(shè)備，直接在內(nèi)部進(jìn)行處理。例如，德國亞琛塑料包裝紙?zhí)幚韽S的廢水就含有大量的有機(jī)物和無機(jī)物，紙漿纖維是其主要污染成分，該廠就針對廢水類型，設(shè)計了一種污水處理工藝，旨在利用廢水資源和回收其中的紙漿原料，如圖1所示。

采用該工藝處理廢水時，僅僅經(jīng)過轉(zhuǎn)筒篩出，水中的COD和BOD就可以降低50%，固體物含量大約為2 000 mg/L，經(jīng)試驗分析，最終凈化出水中固體物含量約為70 mg/L，其能夠直接供一級或二級用戶再次利用。

圖1 污水處理工藝

2.3 選礦技術(shù)在處理廢水重金屬離子中的應(yīng)用

重金屬離子污染是困擾我國環(huán)保工作開展的重要原因，目前全世界各個國家都面臨這一問題。廢水中的重金屬離子主要來源于冶金和電鍍等行業(yè)，其對于人體有著極大的危害，尤其是Cd、Zn、Cu、Hg等重金屬，目前處理廢水中重金屬離子的方法雖然有很多，但最終的治理效果不一[8]。其中，作為一種新興的分離技術(shù)，沉淀浮選法利用沉淀劑，先讓溶液中的重金屬離子產(chǎn)生均勻、細(xì)微的沉淀物，之后用捕收劑將其浮出，從而實現(xiàn)去除和回收重金屬離子的目的。目前，沉淀浮選法開始應(yīng)用于有機(jī)物廢水、放射性廢水和重金屬離子廢水處理中，相比較而言，該技術(shù)有著較高的適應(yīng)性，耗能較小，成本較低，其可以實現(xiàn)多種金屬離子的分離，但目前還處在試驗研究階段。隨著相關(guān)研究工作的深入開展，沉淀浮選法必然會廣泛應(yīng)用在廢水重金屬離子處理中。

2.4 選礦技術(shù)在鋼鐵工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用

重選、磁選和浮選是當(dāng)前選礦工業(yè)的三大選礦技術(shù)，而高梯度磁選是磁選領(lǐng)域的熱點，磁選最早用在礦物加工領(lǐng)域順磁性物質(zhì)的分離和高嶺土加工工業(yè)中除鐵。但隨著環(huán)保事業(yè)在全世界范圍內(nèi)的興起，磁處理技術(shù)開始應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)廢水處理中，取得了較好的應(yīng)用效果。目前，其已經(jīng)發(fā)展到可以分離各種強磁性物質(zhì)，同時能夠用于分離工業(yè)污水中各種弱磁性物質(zhì)，甚至人們可以利用磁性接種技術(shù)，分離非磁性物質(zhì)。相對而言，這種物質(zhì)分離技術(shù)有著見效較快、投資較少、無二次污染等優(yōu)點[9]。如今，該技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于鋼鐵工業(yè)廢水處理中，因為鋼鐵工業(yè)廢水含有大量可以分離的磁性顆粒，人們通常直接應(yīng)用該技術(shù)來進(jìn)行去除，其污染物去除率可以高達(dá)90%。

3 結(jié)語

在人類社會快速發(fā)展的過程中，自然資源消耗和環(huán)境污染問題愈發(fā)突出，人與自然的矛盾變得更加緊張。當(dāng)前，自然資源日漸短缺，全球性環(huán)境污染問題日益凸顯，要想實現(xiàn)社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，人們就要不斷加強對各種廢棄物的二次利用。選礦技術(shù)通過重選、磁選和浮選等方法將有用礦物和脈石（無用）礦物分離。該技術(shù)不僅可以用于選礦，還可以治理環(huán)境污染，如煉油廠廢水處理、煙氣除塵、燃煤脫硫等，如果處理方法選用得當(dāng)，人們可以利用選礦技術(shù)解決環(huán)境污染問題，從而真正實現(xiàn)保護(hù)環(huán)境、變廢為寶的目的。