浅述化学选矿
摘要：化学选矿作为一门新兴选矿工艺，推动了矿物加工的发展，为处理贫细杂难选矿石提供了技术上可行、经济上合理的选择方案。
关键词：化学选矿，焙烧，浸出，吸附，电解，氰化浸出
概论
化学选矿，顾名思义就是根据化学性质的差异，采用化学的方法对目的矿物进行分离富集提纯，生产合格产品的加工方法。
成分复杂嵌布粒度微细且有价成分含量较低的矿石、冶金或化工的中间产品、工业生产的废料以及城市生活废弃物的处理，综合回收利用，传统的选矿方法显得成效甚微，而化学选矿的发展为上述资源提供了有效合理的途径。
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。
我国化学选矿在工业上应用虽然起步较晚，但发展很快，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。
一、基本化学选矿作业
1、焙烧
焙烧是物料在熔点以下加热的一种过程，他的目的在于改变物料的化学组成和物理性质，以便于下一步处理。
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：还原焙烧、氧化焙烧、氯化焙烧、氯化离析、加盐焙烧、煅烧。
焙烧是在焙烧炉中进行的[1]。
焙烧在选矿中的应用很广泛，不过由于焙烧过程一般都是能耗很高、不易控制、劳动条件差、对环境有污染、投资经费很高的作业，所以应该经过技术经济论证后才可采用。
焙烧作业往往和其他选别作业一起组成联合工艺流程，如焙烧—磁选、焙烧—浮选、煅烧—浸出等。
2、浸出
浸出是溶剂选择性溶解物料中某目的组分的工艺过程。
物料浸出的任务是选择适当药剂
使物料中的目的组分选择性溶解，使该组分进入溶液中，达到有用组分与杂质组分（或脉石）分离的目的。
浸出作业所处理的物料一般为难于用物理选矿法处理的原矿、中矿、粗精矿、混合精矿、尾矿、贫矿、表外矿及冶金、化工中间产品等，依据物料特性，物料经碎磨后或直接进行浸出，或经预先焙烧后浸出。
化学选矿过程中，浸出是最常用的作业。
浸出的方法较多，依据浸出药剂的种类可分为水溶剂浸出（酸浸、碱浸、盐浸等）和非水溶剂浸出（有机溶剂作浸出剂）。
依据浸出过程中物料和浸出剂的运动方式的不同，矿物原料的浸出可分为渗滤浸出和搅拌浸出。
渗滤浸出又可细分为就地渗滤浸出（地浸）、矿堆渗滤浸出（堆浸）和槽渗滤浸出（槽浸）。
在物料浸出工艺中，根据被浸出物料和浸出剂运动方向的差别可分为顺流浸出、错流浸出、逆流浸出三种浸出流程。
（1）顺流浸出是指被浸物料和浸出剂的流动方向相同。
该流程可以得到目的组分含量较高的浸出液，浸出剂耗量较低，但其浸出速度较慢，浸出时间较长才能得到较高的浸出率。
（2）错流浸出是指被浸物料分别被几分新浸出剂浸出，而每次浸出所得的浸出液均匀送到后续作业处理。
该流程浸出速度较快，浸出率较高，但浸出液体积较大，浸出剂耗量较高。
（3）逆流浸出是指被浸物料和浸出剂的运动方向相反，即经过几次浸出贫化后的物料与新浸出液接触，而原始被浸物料则与浸出液接触。
该流程可得到目的组分含量较高的浸出液，浸出剂耗量低，但浸出级数较多，浸出时间较慢。
3、浸出液处理
经浸出作业后，需要将目的组分从浸出液中分离出来。
常采用的方法有溶剂萃取、离子交换法、活性炭吸附和膜分离等。
溶剂萃取分离法是利用物质在两互不相溶的液相中的分配特性的不同，通过物质由一个液相转移到另一个液相的传质过程来实现物质分离提取。
实际生产中，萃取作业包括三个步骤：a、有机相和水相充分混合接触；b、萃取相和萃余相分离；c、萃取剂和目的组分的分离回收。
离子交换吸附与活性炭吸附一样，在浸出矿浆中富集金、银及稀有金属日益受到重视。
其生产过程主要归结为吸附、解吸与再吸附。
离子交换吸附和活性炭吸附相比，二者各有优缺点。
活性炭选择性比树脂好；树脂的交换容量相对活性炭的吸附量低；活性炭的吸附速度较快，吸附周期短；树脂交换速率小，吸附周期长；活性炭易磨损，产生粉炭几率多，因此金属回收率低，树脂的弹性较好不易磨损，金属回收率较高；树脂交换总成本低；活性炭在
吸附槽中的浓度较树脂易于控制。
膜分离是根据不同物料对于不同的膜的渗透过程中的传质差异进行分离的过程。
由于膜分离技术操作条件较复杂，故在选矿实际生产中，应用的较少。
4、化学选矿产品的制取
化学选矿过程中，各种沉淀技术和电沉积，可以做为浸出液的净化方法，也可以直接从浸出液中以固体形态沉淀分离出化学选矿产品，这一工艺过程称为化学选矿产品的制取。
主要沉淀方法有化学沉淀、结晶沉淀、电解沉积等。
化学沉淀就是在浸出液中加入某种试剂使主要金属离子生成某种化合物，并通过调整pH值，创造条件使主要金属所形成的化合物由溶解状态转变成沉淀而分离出来，即得到化学选矿产品。
结晶沉淀是指高温浸出液在冷却过程中析出晶体沉淀的过程。
电解沉积又称不溶阳极电解，电解液必须严格净化，出去破坏电解槽平衡和影响沉积金属纯度的杂质，电沉积法得到的化学产品一般很纯，可以做商品出售。
二、化学选矿应用实例
1、包钢选矿厂
1973年经鞍山黑色冶金矿山设计院设计第7系列采用焙烧磁选工艺，设计年用竖炉处理块矿(2O～75mm)238万t。
1981年l1月竖炉系统投产，至今已建成50m竖炉20座。
20座竖炉年生产能力120万t生产的焙烧矿石供选矿7系列磁选作业。
7系列为处理焙烧矿石系列，设计竖炉和回转窑年处理焙烧矿石170万t，棒磨机台时处理量199t，作业率90.5%，选别作业为弱磁选一次粗选一次精选后，经浮选脱磷，年产铁精矿70.5万t，铁精矿品位6O%，铁回收率8O%．原矿铁品位31.10%。
据统计，7系列棒磨机作业率83%，年处理矿石量135万t。
由于焙烧能力不足，7系列年需补充白云鄂博磁铁矿石30万t左右，棒磨机台时处理量185t，磨矿粒度为-200目占82%，铁精矿品位59.00%，含氟2.4％，铁回收率71%。
目前7系列是该厂磨矿粒度最粗处理量最大的一个生产系列[3]。
2、福建紫金矿业。
紫金山铜矿已探明铜金属工业储量14615万t ,平均品位Cu0.63% ,S2.58% ,As0.037% ,
主要目的矿物以辉铜矿和铜蓝为主,其次为硫砷铜矿。
经详细的传统工艺试验研究后认为,如采用传统的选冶工艺,投资大、成本高、污染重。
细菌浸出的初步试验表明, 采用生物冶金方法利用该铜矿可行。
2001年,紫金山铜矿生物提铜项目被列为国家“十五”科技攻关项目,并于2002年建成1000t/a电铜的生物冶金提铜试验厂,目前正在建设10000t/a电铜的生物冶金提铜工厂。
紫金山铜矿生物堆浸效果良好,不同浸矿堆累计浸出时间1000h,浸出率均在40%～60% ,浸出半年,浸出率达75%以上[4]。
3、黄金选矿
单一的浮选工艺已不适应日趋复杂的矿石性质，选矿提金工艺技术的发展已形成向联合工艺流程发展的趋势。
如重选—浮选流程，浮选—氰化流程（精矿或尾矿氰化），氰化—浮选以及重选（浮选）—炭浸工艺均在国内外黄金矿山普遍应用。
如重选—浮选流程可克服落选对租粒金捕收比较困难的缺点。
河北某金矿属含金多金属矿床，日处理能力300吨／天，采用的流程为浮选—精矿氰化—浸渣分离流程，实现了多金属综合回收的目的。
鉴于矿石性质的不断变化和日趋复杂性，采用联合选矿工艺流程确实能最大限度地提高回收指标，这对于我国黄金矿山特别是已经投产多年的老矿山进行挖潜改造综合回收，增加效益是十分有利的。
20世纪初，氰化法提金就在工业上得到推广应用。
目前世界上新建的金矿中约有80％都采用氰化法提金。
肇庆市河台镇河台金矿采用采用浮选—氰化浸出—冶炼流程提取黄金、辰州矿业采用重选—浸出—冶炼联合流程提金，均取得很好的选矿指标。
在浸出过程中使用氧化剂（纯氧或氧化物）并延伸出加氧炭浸工艺，如氧树脂浸出等。
使用辅助氧化剂的益处：一是有效提高金、银浸出率；二是加快浸出速度、缩短浸出时间；三是降低氰化物消耗，减少硝酸铅用量。
我国广西龙头山金矿采用助浸工艺，使浸出率提高了4.31％。
辅助氧化剂的应用已作为优化氰化工艺的最佳技术，在世界各地广泛推广。
采用氨—氰体系浸出铜金矿石，于1986年在国外的一家小型尾矿处理厂获得成功。
我国在提高珲春含铜金精矿的试验研究中，采用了氨—氰体系浸出，使金浸出率显著提高到38.98％。
边磨边浸工艺能强化浸出效果。
如最近山西地勘局216地质队采用TW型塔式磨浸机对合砷难浸金精矿进行边磨边浸，处理量为30吨／日，在磨矿细度95％－98％-400目条件下，金浸出率提高了8％[5]。
结论
化学选矿作为一个新兴的选矿工艺，弥补了很多常规选矿方法的不足，在很多地方已经取得巨大的成就，目前应用化学选矿方法处理的矿山种类、数量以及其他物料的处理在不断的增加，化学选矿的应用范围在资源综合利用、环境保护、三废处理的方面也在不断扩大，因此，它必将发展成为具有强大生命力的新兴交沿学科。
参考文献：
[1]刘慧纳.化学选矿[M].北京:冶金工业出版社，1995.
[2]王淀佐，邱冠周，胡岳华.资源加工学.北京：科学出版社，2005.
[3]邓育民,张鉴.包钢选矿厂焙烧磁选工艺流程的技术经济分析与改造前景[J].金属矿山,1994(7): 35-37.
[4]李宏煦,陈景河,阮仁满,王淀佐.福建紫金矿业股份有限公司硫化铜矿生物堆浸过程[J].有色金属,2004,55(4):66-69.
[5]中国黄金选矿冶炼技术现况前景分析。
