淺談礦物加工工程中的浸出技術(shù)

（白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 白銀 730900）

選礦在選礦工程中占有重要地位，而選礦環(huán)節(jié)尤為關(guān)鍵。它涉及礦物材料和粉末的技術(shù)以及資源的綜合利用。在涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的許多學(xué)科中，它的重要性不言而喻。其中，選礦技術(shù)在選礦工程中具有極其重要的意義。在礦物工程中，淺出技術(shù)是一項(xiàng)重要的技術(shù)，如何應(yīng)用淺出技術(shù)，對(duì)于礦物工程的施工價(jià)值有著重要影響，而加強(qiáng)對(duì)淺出技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用，可以有效促進(jìn)礦物分離，并且還能改善礦山的質(zhì)量。從當(dāng)前的淺出技術(shù)角度分析，可以將淺出技術(shù)分為化學(xué)淺出以及微生物淺出，雖然這兩類技術(shù)都存在不同的技術(shù)特點(diǎn)，但這兩類技術(shù)都能為淺出技術(shù)提供幫助，能夠很大程度上為礦物提供有效的利用率。

1 浸出技術(shù)概念

浸出技術(shù)是選礦過(guò)程中的重要部分。在此過(guò)程中，礦物質(zhì)的分解就是利用浸出技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，并且能從中提取出具有價(jià)值意義的物質(zhì)來(lái)進(jìn)行利用。從浸出技術(shù)的分類角度來(lái)看，可以將其分為微生物浸出和化學(xué)浸出。從應(yīng)用原理上講，就是利用微生物產(chǎn)生的反應(yīng)與礦物質(zhì)結(jié)合，通過(guò)浸泡和氧化等過(guò)程實(shí)現(xiàn)礦物質(zhì)的分離。

2 礦物浸出技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 浸出工藝突破了原有工藝的極限

浸出法可以提高整體開(kāi)采的質(zhì)量和效率，一些傳統(tǒng)方法無(wú)法提取的物料利用浸出法就能夠提取，特別是礦山廢渣轉(zhuǎn)化為可用于工業(yè)的物料，實(shí)現(xiàn)環(huán)境的保護(hù)和礦山資源的高效利用[7]。在現(xiàn)今科學(xué)技術(shù)飛速的發(fā)展下，浸出技術(shù)所要做的是降低礦產(chǎn)開(kāi)采的下限，實(shí)現(xiàn)低品位礦石的高效開(kāi)采，如：浸出-萃取-電積法可使銅礦開(kāi)采的徹底性提高0.40%左右，化學(xué)浸出法可使整個(gè)采礦的徹底性比傳統(tǒng)采礦法提高0.50%左右。浸出采礦法開(kāi)采徹底、污染少的特點(diǎn)受到了大多數(shù)技術(shù)人員的關(guān)注，都利用其特點(diǎn)來(lái)對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行開(kāi)采，逐漸成為現(xiàn)今礦產(chǎn)資源開(kāi)采的有效途徑。

2.2 解決采礦污染問(wèn)題

在一些傳統(tǒng)的礦物開(kāi)采過(guò)程中就產(chǎn)生一些有毒的氣體、廢渣，會(huì)造成較大的污染，特別是對(duì)一些含有危險(xiǎn)金屬離子的礦物。如果不能有效的回收和處理這些危險(xiǎn)物質(zhì)，其污染性就會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。另外如果把雨水儲(chǔ)存在礦井里，有害物質(zhì)會(huì)擴(kuò)散得更快。在目前，浸出采礦法主要采用反應(yīng)或吸附的方法來(lái)吸附和處理有害離子。

2.3 浸出速度快、消耗少、操作環(huán)境優(yōu)

與傳統(tǒng)采礦工藝相比，浸出工藝具有速度快、工藝簡(jiǎn)單、整體處理措施少、對(duì)環(huán)境影響小等特點(diǎn)，符合我國(guó)發(fā)展中倡導(dǎo)的可持續(xù)發(fā)展理念。目前看來(lái)，我國(guó)重金屬開(kāi)采技術(shù)已處于成熟階段。

2.4 開(kāi)采貧乏礦

在目前傳統(tǒng)的礦產(chǎn)資源開(kāi)采中，在難以獲取利潤(rùn)的條件下放棄了對(duì)礦區(qū)的開(kāi)采，將開(kāi)采過(guò)的礦區(qū)由于資源的短缺，沒(méi)有更多的價(jià)值，而且投資開(kāi)采的費(fèi)用還低，所以具備能開(kāi)采徹底的特點(diǎn)[5]。開(kāi)采部分尾礦的過(guò)程中，不僅可以獲得更多的礦產(chǎn)資源，而且可以改善尾礦區(qū)的環(huán)境，而且使土壤與一些礦物混合，對(duì)后期的植被生長(zhǎng)恢復(fù)創(chuàng)造了有利的條件。

3 物理浸出技術(shù)

3.1 微生物和細(xì)菌的類型。微生物不是簡(jiǎn)單的低水平生物。在它們進(jìn)行吸收，吸附和聚集等活動(dòng)時(shí)，它們通常會(huì)產(chǎn)生物理或化學(xué)反應(yīng)。促進(jìn)礦物質(zhì)成分浸出是需要這些有效的反映來(lái)實(shí)現(xiàn)的。人們利用微生物的這一特征。它可以有效地提取礦物質(zhì)。當(dāng)使用微生物分解礦物質(zhì)時(shí)，應(yīng)創(chuàng)造適當(dāng)?shù)沫h(huán)境條件以使反應(yīng)發(fā)生[6]。比如，溫度應(yīng)控制在20 攝氏度至50 攝氏度之間，這是促進(jìn)微生物反應(yīng)的合理溫度范圍。所選擇的微生物主要包括氧化亞鐵螺旋菌，氧化亞鐵硫桿菌，硫氧化硫桿菌等。

3.2 浸出機(jī)制。當(dāng)使用微生物分解礦物質(zhì)時(shí)，其應(yīng)用原理是將細(xì)菌直接置于礦物質(zhì)的表面，并利用氧化分解的過(guò)程來(lái)分離礦物質(zhì)，這是直接的原理。

3.3 使用和創(chuàng)新。在文章上面提到的內(nèi)容中，描寫(xiě)到了溫度是影響微生物分解礦物質(zhì)的條件之一所以此，分解環(huán)境一定要嚴(yán)格要求，尤其是浸出微生物的條件要求更高。但是，如果篩選要求過(guò)于嚴(yán)苛也會(huì)影響其效率。若想進(jìn)一步加強(qiáng)微生物分解礦物質(zhì)中的效率，就一定要去嘗試新的方法。想要進(jìn)一步作出創(chuàng)新，可以嘗試將微生物生態(tài)學(xué)等學(xué)科與涉及化學(xué)反應(yīng)的分子生物學(xué)相結(jié)合，相互利用彼此的優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)化微生物的化學(xué)能力。反應(yīng)的適應(yīng)性可以保證細(xì)菌群落的穩(wěn)定性，保證礦物的浸出效率[1]。對(duì)于新增的細(xì)菌群落，也能更好更快地適應(yīng)環(huán)境，讓礦物質(zhì)分解效率有一個(gè)跨越式的提升，讓揮浸提工藝進(jìn)一步發(fā)揮出自身應(yīng)有的作用。

4 化學(xué)浸出技術(shù)

4.1 水浸技術(shù)。水熱硫化浮選法在水浸技術(shù)中是一種最為普遍應(yīng)用的方法，它可以大大的促進(jìn)礦物質(zhì)進(jìn)行分解。水熱硫化浮選法的原理是：當(dāng)具備一定的條件時(shí)，硫可以跟水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。如鉬、鎳以及硫化銅等物質(zhì)可以在一定條件下與硫發(fā)生反應(yīng)生成硫化銅礦物，而由于此類的穩(wěn)定性較高，因而很難被分解。如若要使反應(yīng)順利進(jìn)行并得到有效的硫化銅礦物質(zhì)，就必須為反應(yīng)創(chuàng)造熱壓條件才行，因?yàn)榫邆錈釅簵l件是發(fā)生反應(yīng)的基本條件，熱壓情況下能夠使浮選硫化銅產(chǎn)生應(yīng)有的促進(jìn)效果，因而達(dá)到回收硫化銅礦物的目的[3]。于熱壓硫化浮選的運(yùn)用過(guò)程而言，很多因素會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，如溫度、硫化時(shí)間、硫含量以及礦石粒度等因素。另外，在使用這種方法分解礦石時(shí)，需要大量的能量來(lái)加熱，因此這種方法對(duì)環(huán)境不友好，這也決定了水熱硫化浮選方法非常困難。并且在實(shí)際使用中也受到較大限制。

4.2 酸浸技術(shù)。加壓酸浸技術(shù)也是浸出技術(shù)在選礦中應(yīng)用的一種方法。采用加壓酸浸工藝時(shí)，通常采用兩種基本方法。第一種方法是大氣和加壓條件的結(jié)合。采用該方法時(shí)，需要將多段常壓浸出與一段加壓浸出相結(jié)合，再結(jié)合酸浸實(shí)現(xiàn)礦物浸出。一個(gè)是在壓力下進(jìn)行的，這是通過(guò)兩個(gè)或多個(gè)階段的提取來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在這種方法中，用于礦物浸出的礦物主要是酸鹽，如鋁硅酸鹽脈石和硅酸鹽。共生礦酸浸法除采用加壓酸浸技術(shù)外，也是將酸浸技術(shù)應(yīng)用于選礦過(guò)程的方法之一。

以上兩種方法為常見(jiàn)的兩種選礦方法，但此類方法不適合銅-鉬-鉛-鋅共生礦石。這種方法對(duì)于礦石中的物質(zhì)依靠是沒(méi)用的，為了加強(qiáng)銅鉬鉛鋅共生，礦石中物質(zhì)的分離，則需要極其特殊的浸出技術(shù)[4]。在使用這種特殊的浸出技術(shù)時(shí)，必須首先進(jìn)行鉛浸出和硫富集的相關(guān)反應(yīng)。當(dāng)進(jìn)行鉛浸出和硫富集的相關(guān)反應(yīng)時(shí)，有必要確保溫度保持在85 攝氏度。大約半小時(shí)后，反應(yīng)完成。使用鉛浸出和硫富集的相關(guān)反應(yīng)的原因是，酸溶液可以分別溶解酸和水中礦物質(zhì)中的氧化物和硫酸鹽，從而可以充分溶解鉬，銅，鋅和其他物質(zhì)。分離物質(zhì)以達(dá)到礦物浸出的目的。

4.3 選礦過(guò)程中，應(yīng)用最為廣泛的浸出技術(shù)方法是堿浸技術(shù)氨浸技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)最起源于美國(guó)加拿大一家工廠內(nèi)，當(dāng)時(shí)這家工廠目的是為了提取硫化鎳便使用了氨浸法進(jìn)行提取。由于該項(xiàng)技術(shù)擁有較強(qiáng)的綜合性，目前國(guó)內(nèi)外已有多種氨浸技術(shù)在世界各國(guó)工廠得到應(yīng)用。薩斯喀徹溫堡的工廠是這些仍在使用氨浸技術(shù)的工廠中具有代表性的一個(gè)。他們主要采用兩段逆流加壓氨浸法，這時(shí)他們鎳廠最常用的浸礦方法。采用此方法時(shí)，將進(jìn)行兩次浸出操作，且兩次操作的壓力和溫度不同。在第二次操作中，第一次溫度和壓力值分別為85℃和0.83mpa，溫度與第一次操作相同，壓力的施加發(fā)生了變化。主要原因是采用加壓空氣作為氧化劑參與反應(yīng)，提高了原料應(yīng)用的靈活性[2]。該工藝具有工藝簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在有色金屬硫化礦中有明顯的驗(yàn)證。它還具有一些特點(diǎn)，例如：對(duì)設(shè)備的侵蝕程度低、造成的環(huán)境影響較小、使用后的金屬材料可以二次利用等。因此，氨浸法得到了廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，這種工藝也有它自身的劣勢(shì)，例如：貴金屬礦物的浸出采用這種方法時(shí)不可取的，原因是貴金屬與溶液一旦相融，會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致形成了絡(luò)合物，絡(luò)合物一旦與溶液再次相融，會(huì)使浸出程序更加復(fù)雜，使得對(duì)礦物的提取變得困難。該技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，可以選擇另一種方法，那就是氧化鐵礦氨浸法，主要作用于氧化銅礦中提取出礦物銅。該方法可以科學(xué)有效的對(duì)礦物銅進(jìn)行提取，在其他幾種方法中具有較大的可使用性。

5 建議

隨著人類生活水平的提高、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)金屬礦產(chǎn)量需求也在不斷的增加，各個(gè)領(lǐng)域技術(shù)的運(yùn)用都離不開(kāi)這些礦物質(zhì)，所以這就要求我們繼續(xù)加工礦產(chǎn)，但另一方面，環(huán)保意識(shí)的提高也使對(duì)資源的利用和節(jié)約資源有了一定的要求，以促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。在時(shí)代的進(jìn)步過(guò)程中，這就變成了礦石加工業(yè)面臨的一個(gè)重要問(wèn)題。產(chǎn)業(yè)要想發(fā)展，必須改變傳統(tǒng)的加工方式，探索新的加工方式。浸出技術(shù)具有能耗低、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，順應(yīng)了時(shí)代的發(fā)展，符合控制標(biāo)準(zhǔn)。與傳統(tǒng)采礦法相比，運(yùn)用浸出開(kāi)采法具有成本低、消耗少、用工少的特點(diǎn)，在浸出開(kāi)采過(guò)程中，整個(gè)工藝流程短，在環(huán)保方面資金消耗也很小，它具有無(wú)廢氣、廢水排放的特點(diǎn)，在礦區(qū)后期回采中易于回收，整體簡(jiǎn)化了工作的工藝操作，在開(kāi)發(fā)中逐漸受到各級(jí)重視。為此，為更好地利用浸出法，提出下面的幾條建議：

5.1 改良菌種特性

在目前的微生物開(kāi)采方法在開(kāi)采中，開(kāi)采的物質(zhì)種類有很大的局限性，目前的菌種只能開(kāi)采單一的幾種礦物，也不能開(kāi)采各種微生物，另外，在開(kāi)采過(guò)程中進(jìn)出速度很慢，同時(shí)工廠的選址也使極為困難的，因?yàn)殚_(kāi)采對(duì)環(huán)境的要求極高，只能適應(yīng)某些特定的溫度和pH值。在菌種的培養(yǎng)后期，要選用耐特殊氣候條件的菌株進(jìn)行繁殖，或通過(guò)特殊條件提高其耐特殊溫度或pH的能力。

5.2 著力發(fā)展新型浸出技術(shù)開(kāi)采廠

近年來(lái)，在我國(guó)的浸出技術(shù)發(fā)展中，浸出生產(chǎn)廠的數(shù)量只占采選廠總數(shù)的一小部分，與全面建設(shè)新的采選廠的目標(biāo)還有很大差距。因此，要大力開(kāi)展新建礦山廠房建設(shè)，確保高質(zhì)量開(kāi)采。

5.3 物理微波加熱浸出法

微波加熱浸出法的原理是利用物理方法加快物料的提取，利用微波的作用可以加快反應(yīng)速率，類似催化劑，從而能夠有效提高物料的提取速度，可以防止硬化等情況的發(fā)生，這對(duì)中國(guó)的北方高寒地區(qū)的礦產(chǎn)開(kāi)采具有很大的借鑒意義。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代化社會(huì)的深入發(fā)展，科學(xué)技術(shù)不斷提高，礦物作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，需要具備相關(guān)的技術(shù)來(lái)支撐，而當(dāng)前的社會(huì)對(duì)于礦物的需求越來(lái)越大，這就決定了礦物加工需要相關(guān)的技術(shù)輔助，而淺出技術(shù)的發(fā)展，正好迎合了當(dāng)前礦物需要的技術(shù)依賴?；诖?，浸出技術(shù)作為選礦行業(yè)最關(guān)鍵的技術(shù)，具有工藝流程相對(duì)簡(jiǎn)單、反應(yīng)速度極快、操作相對(duì)容易等特點(diǎn)。針對(duì)這種現(xiàn)象，礦物需要采用淺出技術(shù)，以此來(lái)提高礦物的價(jià)值，以此來(lái)提高礦物的應(yīng)用價(jià)值和使用有效率。因此本文以浸出技術(shù)概念、礦物浸出技術(shù)的特點(diǎn)、物理浸出技術(shù)和化學(xué)浸出技術(shù)為研究路線，加強(qiáng)對(duì)礦物淺出技術(shù)的分析，并提出相關(guān)的建議，旨在深入剖析礦物加工工程中的浸出技術(shù)，為相關(guān)領(lǐng)域和行業(yè)提供一定的幫助。