化学选矿文档格式.docx

化学选矿文档格式.docx

《化学选矿文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学选矿文档格式.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

是选矿工艺过程中的一种矿石预处理的方法，用于处理一些低品位或难选氧化矿或硅酸盐矿石。

加盐焙烧：

为了从物料中提取钒、钨、铬等有价金属，在焙烧过程中加入盐类添加剂，使之转化成相应的可溶性盐，便于浸出，这类焙烧称为加盐焙烧。

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。

常用的焙烧炉：

（1）回转窑

（2）多膛焙烧炉（3）沸腾焙烧炉（4）竖炉。

回转窑的分类：

按物料的含水量以及喂料方法分为：

干法窑、湿窑和半干法窑。

按窑长径比（窑内工作带L/D）：

短窑：

L/D≤16，如干法窑；

长窑：

L/D=30~40，如湿窑；

按筒体的几何形状分为：

直筒窑、热端扩大窑、冷端扩大窑和两端扩大窑

按加热方式分为：

内热窑（多数窑）和外热窑（物料有毒或要求烟气浓度高的操作时采用）

气体还原剂：

CO、H2

用CO还原：

CO/CO2标尺

M＋2CO2＝MO2＋2CO

（1）

M＋O2＝MO2

（2）

2CO＋O2＝2CO2（3）

用H2还原：

H2/H2O标尺：

2H2+O2=H2O

固体还原剂：

固体C

固体C还原剂：

高温下用C还原MeO

低温下用C还原MeO

铁氧化物还原的热力学分析：

Fe氧化为Fe2O3或Fe2O3分解为Fe的过程是逐步进行的。

温度高于570℃时（高温转变）：

Fe←→FeO←→Fe3O4←→Fe2O3

温度低于570℃时（低温转变）：

Fe←→Fe3O4←→Fe2O3

随要求的不同，控制其还原条件以生成金属铁、FeO（渣）、或Fe3O4（磁选）。

CO还原：

对气体还原剂CO的还原反应，均有：

H2还原：

对气体还原剂H2的还原反应，均有：

目的：

使矿物中的金属硫化物转变为相应的金属氧化物或硫酸盐。

对象：

金属硫化矿。

主要反应：

2MS+3O2=2MO+2SO2

MS+O2=M+SO2

MS+M’O=MO+M’S

MS+2MO=3M+SO2

MS+M’=M’S+M

氧化焙烧案例：

硫化物包裹型金矿石氧化焙烧预处理：

要提取包裹在硫化物中的金，须将包裹金的黄铁矿或毒砂破坏，使金裸露成为可浸状态。

因此，这类难处理金矿预处理的实质，就是采用一种经济而有效的方法将包裹金的黄铁矿和毒砂破坏，使金暴露，然后再用氰化法提取金。

氧化焙烧机理：

黄铁矿和毒砂经过氧化焙烧，砷和硫被氧化形成As2O3和SO2挥发，生成多孔的焙砂。

在有氧气存在的情况下，黄铁矿在450~500℃开始氧化，先形成中间产物FeS，然后继续氧化：

FeS2+O2=FeS+SO2↑

3FeS+5O2=Fe3O4+3SO2↑

4Fe3O4+O2=6Fe2O3

在600℃以上，黄铁矿直接分解：

FeS2=FeS+S

生成的元素硫，在有氧的情况下氧化生成二氧化硫。

氧化焙烧过程中，毒砂（或称砷黄铁矿）的行为与黄铁矿相似。

在大约450℃时，毒砂开始激烈氧化并形成As2O3和FeS：

2FeAsS+1.5O2=2FeS+As2O3↑

生成的FeS再继续反应，最终得到Fe2O3。

在600℃以上，FeAsS直接分解：

4FeAsS=4FeS+As4↑

在有氧气存在的条件下，气态的砷As4氧化：

As4+3O2=2As2O3

As2O3在457℃时，其蒸气压可达105Pa，所以砷氧化生成As2O3后进入气相。

焙烧的重要条件：

温度、氧化气氛

温度：

在低于500℃时，黄铁矿的氧化速度慢，焙砂中存在未完全氧化的黄铁矿，金的氰化效果不好；

提高焙烧温度，黄铁矿的氧化速度加快，但温度高于900~950℃，可能由于有相当数量的易熔共晶混合物形成而使局部熔化，导致物料结块，得到致密的烧渣，重新将金包裹，氰化效果反而下降。

合适的焙烧温度为650~750℃。

氧化气氛：

焙烧时气相中氧的浓度低，硫化物的氧化慢，氧化不完全，使金不能完全暴露；

而如果气相中氧气的浓度过高，氧化速度太快，物料内部的温度过高，造成熔结。

另外，氧气浓度过高，As2O3易被氧化成As2O5，As2O5与 

Fe2O3作用形成砷酸盐Fe3（AsO4）2，Fe3（AsO4）2不挥发而留在焙砂中或产生熔结，这是不希望的。

另外在随后的焙砂氰化中，砷也可能会进入溶液并妨碍氰化贵液的锌置换，使贫液的返回成为不可能。

因此，在焙烧时，必须使毒砂中的砷进入气相。

含砷金精矿焙烧时，应在弱氧化气氛下进行，以保证形成挥发性的As2O3。

氧化物氯化的基本原理：

Me+1/2O2=MeO氧势图

Me+Cl2=MeCl2氯势图

MeO+Cl2=MeCl2+1/2O2

ΔG°

=ΔG°

MeCl2-ΔG°

MeO

<

0能被氯化

Fe2O3、MgO、Al2O3、SiO2、TiO2在标准态下不被氯气氯化（ΔG°

>

0）

PbO、Cu2O、CdO、NiO、CaO、Bi2O3等在标准态下可以被氯气氯化（ΔG°

第三章矿物的浸出

浸出率：

物料中的某组分转入浸出液中的重量与其在矿物原料中的总重量之比，常用百分数表示。

设物料干重为Q（t），物料中某组分的含量为α（％），浸出液体积为V（m3），该组分在浸出液中的含量为C（t/m3），浸出渣干重为m（t），浸渣中该组分含量为δ（%），则该组分的浸出率（

）为：

＝VC/Qα×

100%

或

＝（Qα-mδ）/Qα×

100%

浸出类型：

（1）按浸出剂特点分类：

可分为水浸出，酸浸出，碱浸出，盐浸出、络合浸出，氯化浸出，氧化浸出，还原浸出、细菌浸出等。

（2）根据浸出原料分类：

金属浸出，氧化物浸出，硫化物浸出和其他盐类浸出。

（3）依浸出温度和压力条件分类：

高温高压浸出和常温常压浸出。

浸出剂运动方式：

（1）渗滤浸出

（2）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）。

搅拌浸出是将磨细的矿物原料与浸出剂在搅拌浸出槽中浸出的方法。

浸出方法和浸出药剂的选择：

主要取决于矿物原料中有用矿物和脉石矿物的矿物组成和化学组成以及矿石的结构、构造，此外，还应考虑浸出剂的价格，浸出剂对目的矿物的分解能力及对浸出设备的腐蚀性等经济因素和工艺因素。

即选择浸出剂的原则是热力学上可行，反应速度快，经济合理，来源容易。

影响浸出过程的主要因素：

磨矿细度、药剂浓度、搅拌强度、浸出温度、矿浆液固比和浸出时间等，在一定范围内，目的组分的浸出率皆随上述各值的增大而提高，但有一适宜值。

（1）速度常数与浸出温度

（2）磨矿细度（3）浸出药剂浓度（4）矿浆的液固比（5）矿浆搅拌速度（6）浸出时间（7）矿物原料的物理特性（如渗透性、孔隙度等）、矿物组成、化学组成和结构、构造等因素对浸出速度和浸出率也有很大的影响。

酸浸：

最常用的酸浸药剂：

硫酸、盐酸、硝酸，有时也用氢氟酸、亚硫酸、王水等。

硫酸是弱氧化酸，稀硫酸为非氧化酸，热浓硫酸为强氧化酸；

硝酸本身是强氧化剂；

盐酸能与金属、金属氧化物、碱类及某些金属硫化物作用生成可溶性的金属氯化物，最成功的应用是钴渣和镍冰铜的盐酸浸出。

形成王水反应：

HNO3+3HCl=Cl2+NOCl+2H2O

碱浸：

特点：

碱浸药剂的浸出能力一般比酸性药剂弱，但浸出选择性高，可获得较纯净的浸出液，且设备防腐蚀问题较易解决。

常用的碱浸药剂：

氨、碳酸钠、苛性钠和硫化钠。

盐浸：

盐浸是用无机盐水溶液或其酸性液（或碱性液）作浸出剂的浸出方法。

常用的盐浸药剂有氯化钠、氯化钙、氯化镁、氯化铵、硫酸铵、氯化铁、氯化铜、硫酸铁、次氯酸钠、氰化钠等。

盐浸机理因药剂而异。

第四章浸出液的净化

浸出液净化定义：

矿物浸出时，不可避免地有许多杂质进入溶液，其中有些杂质是有价金属，应当作副产品回收，其余杂质必须消除才能获得纯金属或纯化合物。

要使主体金属与杂质分离，一般有两种方法：

一种是使主体金属首先从溶液中析出；

另一种是让杂质分别析出后，让主体金属留在溶液中。

浸出液净化方法：

离子沉淀（包括水解沉淀、硫化沉淀）法、置换沉淀法、加压气体还原法、共沉淀法等净化法

共沉淀法：

指在溶液中含有两种或多种阳离子，它们以均相存在于溶液中，加入沉淀剂，经沉淀反应后，可得到各种成分的均一的沉淀，它是制备含有两种或两种以上金属元素的复合氧化物超细粉体的重要方法。

离子沉淀法：

使溶液中某种离子在沉淀剂的作用下，形成难溶化合物形态而沉淀的过程。

水解沉淀法：

根据金属氢氧化物沉淀的pH值差别来达到金属分离的目的。

生成难溶氢氧化物的反应都属于水解过程。

金属离子水解反应可以用下列通式表示：

Mez+＋zOH-＝Me（OH）z

可以推导出Mez+水解沉淀时平衡pH值的计算式：

特点：

形成氢氧化物沉淀的pH值与氢氧化物的溶度积和溶液中金属离子的活度有关。

当氢氧化物从含有几种阳离子价相同的多元盐溶液中沉淀时，首先开始析出的是其形成pH值最低，即其溶解度最小的氢氧化物。

在金属相同但其离子价不同的体系中，高价阳离子总是比低价阳离子在pH值更小的溶液中形成氢氧化物，这是由于高价氢氧化物比低价氢氧化物的溶解度更小的缘故。

硫化沉淀法：

硫化沉淀也是一种传统方法。

除碱金属外，一般金属硫化物在水中的溶解度都比较小。

常用的硫化物的沉淀剂是H2S（或Na2S等含硫化合物）。

可分为常温、常压硫化沉淀和高温高压硫化沉淀。

金属硫化物在水中的稳定性可用溶度积表示。

溶解在水中的硫化氢分二步电离生成S2-离子：

H2S==H++HS-K1=10-7.6

HS-==H++S2-K2=10-14.4

则

H2S==2H++S2-

H2S的离解常数为：

在25℃、1大气压时H2S在水溶液中的饱和浓度为0.1M,

因此有

硫化物的溶度积

为：

Me2Sn==2Men++nS2-

结论：

生成硫化物的pH值，不仅与硫化物的溶度积有关，而且还与金属离子的活度和离子价数有关。

高温高压有利于硫化沉淀，在现代湿法冶金中已发展到采用高温高压硫化沉淀过程。

置换沉淀法影响因素：

（1）氧的影响

氧是一种强氧化剂，它可以将许多金属氧化成离子，例如

Zn+1/2O2+2H+==Zn2+