矿物的化学与生物处理
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1.化学选矿:所谓化学选矿是基于矿物组分的化学性质的差异,利用化学方法改变矿物的性质,使目标组分或杂质组分选择性地溶于浸出溶剂中,从而达到分离的目的。
化学选矿广泛地用于处理各种难选的黑色金属、有色金属、贵金属和非金属矿产资源的开发。
2.化学选矿与物理选矿的区别重选、浮选、磁选、电选等都是在没有改变矿物化学组成的情况下进行的。
化学选矿改变矿物化学组成的情况下进行的。
化学选矿需要消耗大量的化学试剂。
3.化学选矿的主要过程:答法:①原料准备阶段→物料分解阶段→产品的制取阶段②焙烧→浸出→固液分离→净液→产品制取固液分离采用沉降倾析、过滤和分级等方法处理浸出矿浆,以便获得供后续作业处理的澄清液或固体物料。
机械:浓缩机(池)、过(压)滤机、离心机、水力旋流器。
1. 焙烧是在适宜的气氛和低于物料熔点的温度条件下,使矿物原料中的目的组分矿物发生物理和化学变化的工艺过程。
该过程通常是作为选矿准备作业,以使目的组分转变为易浸出或易于物理分选的形态。
2. 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。
3. 还原焙烧金属氧化物矿石等在还原剂作用下的焙烧。
目的在于将物料还原为较低价的氧化物或金属,以便于分离和富集,如镍矿石还原成金属后利于浸出;贫赤铁矿还原为磁铁矿石可以磁选富集。
5. 氧化焙烧利用空气中氧与硫化矿作用,将金属硫化物在空气中焙烧成金属氧化物或硫酸盐,或将低价氧化物转变为高价氧化物,有时还可脱去挥发性物质,如砷、锑、硒等。
铜的硫酸化焙烧应该温度低于650℃,氧化焙烧要高于650 ℃。
氧化焙烧温度应高于相应硫化物的着火温度,而硫化物的着火温度与其粒度有关。
实践中焙烧温度常常波动于580~850℃,一般不超过900 ℃6氯化焙烧:在氯化剂存在的条件下,焙烧矿石、精矿、冶金过程的中间产品,使其中某些金属氧化物、硫化物转化为氯化物的过程。
7. 煅烧在低于熔点的适当温度下,加热物料,使其分解并除去所含结晶水、二氧化碳或三氧化硫等挥发性物质的过程称为煅烧。
生物冶金技术应用现状及发展趋势前言有记载的最早的生物冶金活动是1670 年,在西班牙的矿坑中回收细菌浸出的铜[8]。
1950 年美国开始原生硫化铜矿表外矿生物堆浸试验,并于1958年获得了生物冶金史上第一个专利。
直到1974 年,美国科学家从酸性矿水中分离得到了一种氧化亚铁杆菌。
此后美国的布利诺等又从犹他州宾厄姆峡谷矿水中分离出了氧化硫硫杆菌和氧化亚铁硫杆菌,并用这两种菌浸泡硫化铜矿石,结果发现能较好的把金属从矿石中溶解出来。
至此,生物冶金技术才开始得到人们的关注并逐渐发展起来目前,世界矿产资源日渐贫杂,资源、能源、环境问题越发引起人们重视,我国矿产资源国家战略地位与日俱增。
随着矿物贫杂化和严重能源危机及环境污染的加剧,传统的冶金技术面临巨大挑战,寻求更为高效、低能、清洁的绿色资源利用途径成为研究焦点。
根据美国国家研究委员会(NRC) 2001年的研究报告,在未来20年,美国矿业最重要的革新将是采用湿法冶金工艺取代有色行业传统的熔炼工艺。
微生物湿法冶金技术是一门新兴的矿物加工技术,它包括微生物浸出技术和微生物浮选技术。
在自然界,微生物在多种元素的循环当中起着重要作用,地球上许多矿物的迁移和矿床的形成都和微生物的活动有关。
生物湿法冶金是一种很有前途的新工艺,它不产生二氧化硫,投资少,能耗低,试剂消耗少,能经济地处理低品位、难处理的矿石。
目前,这种方法仍处于发展之中,它还必须克服自身的一些局限性,如反应速度慢、细菌对环境的适应性差,超出了一定的温度范围细菌难以成活,经不起搅拌,等等。
为此,一些科学家建议应从遗传工程方面开展工作,通过基因工程得到性能优良的菌种。
摘要生物冶金技术,又称生物浸出技术,通常指矿石的细菌氧化或生物氧化,由自然界存在的微生物进行。
这些微生物被称作适温细菌,大约有0.5~2.0微米长、0.5微米宽,只能在显微镜下看到,靠无机物生存,对生命无害。
这些细菌靠黄铁矿、砷黄铁矿和其他金属硫化物如黄铜矿和铜铀云母为生。
矿物加工实验技术矿物加工实验技术是矿物资源开发的重要环节,它涉及到矿物的加工与提取,是冶金、化工、能源和环保等领域的重要技术。
本文将从实验原理、实验操作、实验装置和实验注意事项四个方面介绍矿物加工实验技术。
一、实验原理矿物加工实验技术的主要原理是通过物理、化学或生物等方法改变原矿物质的物理和化学性质,使其适应工业生产需要的特定物质。
矿物加工实验技术包括粉碎、磨矿、浮选、浸出、火法提取等方法。
粉碎是指利用机械碾磨等手段将矿物样品分解成一定的颗粒度,使其适合于下一步的处理。
磨矿则是指将矿物样品进行更加细致的磨碎,以便更好地分离矿物粒子。
浮选是指利用矿物表面和水分子相互作用特性的不同,将矿物粒子从废渣中分离出来,达到提取矿物的目的。
浸出是指通过溶解矿物样品中的某种成分,以达到提取目的的方法。
火法提取则是指利用化学反应使矿物在高温下分解出目标物质的方法。
二、实验操作1. 制备试样:样品应根据实验目的合理取量,并进行漏泄试验,剖面分析,最终决定粉碎目标和所需粒度。
2. 粉碎与磨矿:在普通实验室条件下常用的磨矿设备为球磨机或者是罐装版本的高速磨碎器,常用磨矿材料为小型钢球或磨棒等。
初次碾压应相对较粗,再逐步加细达到所需粒度。
3. 浮选:在进行浮选前,应先对矿物样品进行处理,比如加入调节因子和捕收剂等。
在浮选过程中,控制搅拌轴转速和气泡量,保持良好的气泡-矿物粒子接触状态,以确保矿物浮选效果。
4. 浸出:选用合适的浸出剂、溶液质量浓度、浸取时间等参数,浸出操作应采取无层流方式,保持均匀搅拌,不应搅拌过烈。
5. 火法提取:加热温度应根据实验室条件和矿物样品选择,操作过程中应特别注意矿物样品是否有爆炸性或易挥发的物质,以避免事故。
三、实验装置1. 粉碎与磨矿:球磨机、高速磨碎器、气流磨2. 浮选:搅拌桶式浮选机、气浮型浮选机、槽式浮选机3. 浸出:恒温水浴锅、恒温恒湿箱4. 火法提取:加热炉、电炉四、实验注意事项1. 实验过程中应注意安全,佩戴好防护装备。
矿物加工中生物冶金的应用与挑战在当今的矿物加工领域,生物冶金作为一种新兴的技术手段,正逐渐展现出其独特的优势和潜力。
生物冶金是指利用微生物或其代谢产物从矿石中提取有价金属的过程,它不仅为矿产资源的开发利用提供了新的途径,也为解决传统冶金方法所面临的环境和能源问题带来了希望。
生物冶金的应用领域广泛,其中在铜、金、铀等金属的提取中表现尤为突出。
以铜为例,传统的火法炼铜工艺不仅能耗高,而且会产生大量的二氧化硫等有害气体,对环境造成严重污染。
而生物浸出技术则可以在常温常压下进行,通过微生物的作用将矿石中的铜溶解出来,具有能耗低、环境友好等优点。
在金矿的提取中,生物氧化预处理技术可以有效地破坏包裹金的硫化物矿物,提高金的浸出率。
对于铀矿,生物浸出技术也能够有效地从低品位铀矿石中提取铀,降低生产成本。
生物冶金的应用优势显而易见。
首先,它对环境的影响相对较小。
传统的冶金方法往往需要消耗大量的能源和化学试剂,同时产生大量的废弃物和污染物。
而生物冶金过程中,微生物的代谢活动相对温和,产生的废弃物较少,且大多可以通过自然生态系统进行降解和处理。
其次,生物冶金可以处理低品位矿石。
随着高品位矿石的日益减少,如何有效地利用低品位矿石成为了矿业面临的重要挑战。
生物冶金技术能够从这些低品位矿石中提取有价金属,提高了矿产资源的利用率。
再者,生物冶金的成本相对较低。
微生物的培养和维护成本相对较低,而且可以在常温常压下进行反应,减少了能源和设备的投入。
然而,生物冶金在实际应用中也面临着一系列的挑战。
微生物的生长和代谢需要特定的条件,如适宜的温度、pH 值、营养物质等。
如果这些条件得不到满足,微生物的活性就会受到抑制,从而影响金属的提取效率。
此外,微生物的代谢过程较为复杂,其对矿石的作用机制还不完全清楚,这给工艺的优化和控制带来了困难。
生物冶金的反应速度通常较慢,与传统的冶金方法相比,需要更长的时间来完成金属的提取过程。
这在一定程度上限制了其在大规模工业生产中的应用。
金矿石预处理工艺之生物氧化工艺1生物氧化工艺生物氧化工艺是利用自然界中的微生物,优选出嗜硫、铁的沒矿菌株,经过适应性培养、驯化,在适宜的环境下,利用这些微生物新陈代谢的直接作用或代谢产物的间接作用,从而直接或间接氧化和分解硫化矿基体,将包裹金的黄铁矿、砷黄铁矿等有害成分破坏,使金充分暴露出来,从而为随后的氰化提金工艺创造有利的条件,实现髙效的回收。
同时,在氧化过程中,矿石中对环境造成污染的有害元素砷、硫等分解成相对稳定的无害盐类物质,经中和沉淀后堆存,对环境及大气不产生污染。
1.1生物氧化工艺的基本原理直接作用就是指浸矿细菌附着矿石表面与矿石中的硫化矿物发生作用,使矿物氧化溶解。
以氧化亚铁硫杆菌为例,在有氧及水存在的情况下,对黄铁矿将会有如下反应:间接作用则是指矿石在细菌代谢过程中所产生的硫酸高铁和硫酸作用下发生化学溶解作用。
黄铁矿的化学浸出反应是:FeS2+ 7Fe2(SO4)3+ 8H2O→15FeSO4+ 8H2SO4(3)而反应所产生的硫酸亚铁又被细菌氧化成为硫酸铁,形成新的氧化剂,使这种间接作用不断进行下去:4FeSO4+ O2+ 2H2SO4→2Fe2(SO4)3+ 2H2O (4)直接作用和间接作用往往是同时存在的,不过有时以直接作用为主,有时又以间接作用为主。
1.2生物氧化工艺技术特点(1)该工艺在生产过程中不会产生烟尘,不向大气排放有害气体,对环境更加友好。
(2)生产工艺大部分采用常规的矿物处理设备,设备制造批量化比较容易。
(3)可通过控制氧化作业参数或条件,选择性地氧化目的矿物,达到高效的浸出效果。
(4)由于氧化过程是在酸性溶液中进行,氧化反应槽需要防腐或采用不锈钢材质。
(5)目前没有合适的工艺综合回收伴生的有价元素。
(6)工程菌放大周期长,工艺生产要求的连续性强。
生物氧化原则流程见图1。
1.3国内外生物氧化技术的开发和应用现状目前生物氧化工艺主要有难处理金精矿生物搅拌浸出、难处理原矿生物搅拌浸出、原矿生物堆浸三种方式。
冶金废渣的综合利用技术冶金行业是国民经济的重要支柱产业,但同时也会产生大量的冶金废渣。
这些废渣不仅占用大量土地资源,还可能对环境和人体健康造成危害。
因此,对冶金废渣进行综合利用具有重要的现实意义和长远利益。
本文将介绍冶金废渣的综合利用技术,包括提取工艺、综合利用途径、新技术及未来发展前景等方面。
提取工艺冶金废渣的提取工艺主要包括破碎、磨粉、浮选等步骤。
将废渣进行破碎,将其中的有用矿物与脉石分离。
接着,通过磨粉作业,将有用矿物研磨成细粉。
借助浮选法,利用不同矿物之间的表面性质差异,将有用矿物从废渣中分离出来。
综合利用冶金废渣的综合利用途径广泛,可将其用于制备建筑材料、环保材料等。
制备建筑材料冶金废渣可以作为生产建筑材料的原料,如水泥、砖等。
将这些废渣与适量的石灰、石膏等混合,经过搅拌、成型、养护等工艺处理后,可生产出符合标准的建筑材料。
冶金废渣还可以用来生产矿棉、玻璃纤维等高性能材料。
制备环保材料冶金废渣可以用来制备环保材料,例如利用废渣中的含铁组分可以生产出具有优良性能的活性炭。
废渣中的一些组分还可以提取出来,制备成催化剂或助剂等环保产品。
随着科学技术的不断发展,冶金废渣综合利用的新技术也不断涌现。
这些新技术包括生物处理、物理处理、化学处理等。
生物处理生物处理是利用微生物的作用来处理冶金废渣的一种方法。
通过选择适当的微生物种类和培养条件,可以使废渣中的有用组分得到有效分解和转化。
同时,微生物还可以产生一些有机酸等物质,这些物质可以将废渣中的某些金属离子溶解出来,从而方便后续的提取和分离。
物理处理物理处理是利用物理手段来对冶金废渣进行处理的一种方法。
例如,可以采用热处理法将废渣中的某些金属离子还原出来,或者采用微波加热法来促进废渣中的某些有用组分的溶解和释放。
物理处理还包括压实、破碎、磨粉、浮选等步骤中的一些新技术和设备的应用,如高压辊磨机、高压浮选设备等。
化学处理化学处理是利用化学反应来处理冶金废渣的一种方法。
矿物加工中生物技术的应用与挑战在当今的工业领域,矿物加工是一个至关重要的环节,它旨在将开采出来的矿石转化为具有更高价值和更纯净的产品。
随着科技的不断进步,生物技术作为一种新兴的手段,正逐渐在矿物加工中展现出其独特的优势和潜力。
然而,如同任何新技术一样,生物技术在矿物加工中的应用也面临着一系列的挑战。
生物技术在矿物加工中的应用范围广泛且多样。
其中,生物浸出是一项重要的应用。
通过利用特定的微生物,如嗜酸氧化亚铁硫杆菌和嗜酸氧化硫硫杆菌等,能够将矿石中的有价金属溶解出来。
这种方法对于低品位矿石的处理尤为有效,因为传统的物理化学方法在处理这类矿石时往往成本高昂且效率低下。
以铜矿石为例,生物浸出可以有效地从低品位的铜矿石中提取铜,不仅降低了生产成本,还减少了对环境的污染。
微生物选矿也是生物技术在矿物加工中的一个重要应用方向。
微生物可以通过吸附、絮凝等作用,改变矿物颗粒的表面性质,从而实现矿物的分离和富集。
例如,某些微生物能够选择性地吸附在特定的矿物表面,使这些矿物颗粒形成较大的团聚体,进而更容易通过物理方法进行分离。
这种方法在处理微细粒矿物时具有显著的优势,能够提高选矿的效率和精度。
此外,生物技术还可以用于矿物的生物氧化和生物还原。
在生物氧化过程中,微生物能够将矿物中的硫化物氧化为硫酸盐,从而释放出其中的有价金属。
而生物还原则可以将高价金属离子还原为低价态,便于后续的提取和分离。
例如,在金矿的加工中,利用微生物进行生物氧化可以有效地去除矿石中的砷等杂质,提高金的回收率。
然而,生物技术在矿物加工中的应用并非一帆风顺,也面临着诸多挑战。
首先,微生物的生长和代谢需要特定的环境条件,如适宜的温度、pH 值、营养物质等。
在实际的矿物加工过程中,要维持这些条件往往具有一定的难度,尤其是在大规模的工业生产中。
例如,高温、高盐度等恶劣的环境可能会抑制微生物的活性,从而影响生物技术的应用效果。
其次,微生物的作用过程相对较慢,这在一定程度上限制了其在工业生产中的应用效率。
铝土矿中铁的去除方法详解一、物理法物理法是利用物理性质差异进行铝土矿中铁的去除。
常见的物理法包括重选、磁选和浮选。
1. 重选:利用不同矿物密度差异,通过摇床、溜槽等设备进行选矿。
铝土矿中铁矿物密度较大,通过重选可以去除部分铁矿物。
2. 磁选:利用铁矿物具有强磁性特点,通过磁选可以有效地去除铁矿物。
铝土矿中常见磁铁矿,利用磁选可以将它们与铝土矿分离。
3. 浮选:利用不同矿物表面性质的差异,通过浮选药剂调整表面性质,使铝土矿与铁矿物分离。
在浮选过程中,常用的药剂有捕收剂、抑制剂和活化剂等。
二、化学法化学法是通过化学反应使铝土矿中的铁矿物转化为其他形态,从而将其去除。
常见的化学法包括酸浸、碱浸和还原焙烧等。
1. 酸浸:利用酸与铝土矿中的铁矿物反应,将其溶解于酸中。
常用的酸有硫酸、盐酸等。
通过酸浸可以去除铝土矿中的部分铁矿物。
2. 碱浸:利用碱与铝土矿中的铁矿物反应,生成不溶性物质。
常用的碱有氢氧化钠、氢氧化钾等。
通过碱浸可以去除铝土矿中的部分铁矿物。
3. 还原焙烧:在还原气氛下对铝土矿进行焙烧,使铁矿物还原为磁铁矿。
磁铁矿具有强磁性,通过磁选可以将其与铝土矿分离。
三、生物法生物法是利用微生物或植物对铝土矿中的铁进行氧化或还原,从而达到去除目的。
生物法具有环保、低成本等优点,但处理周期较长。
1. 微生物氧化:利用具有氧化能力的微生物,将铝土矿中的铁矿物氧化为高价态化合物,再通过沉淀法去除。
常用的微生物有氧化亚铁杆菌等。
2. 植物吸附:利用具有较强吸附能力的植物,如针铁草等,吸附铝土矿中的铁离子。
植物经过处理后可回收利用,同时达到去除铁的目的。
四、联合法由于单一处理方法很难达到完全去除铝土矿中铁的要求,因此常采用联合法进行处理。
联合法是将上述几种方法结合使用,以达到更好的处理效果。
常见的联合法有物理-化学联合法、生物-化学联合法等。
通过联合使用不同的方法,可以相互取长补短,提高去除效率,同时降低处理成本。