化學選礦技術在工業上的應用

張馨文

(黑龍江省冶金設計規劃院，哈爾濱150040)

化學選礦:基于物料組分的化學性質的差異，利用化學方法改變物料性質組成，然后用其他的方法使目的組分富集的資源加工工藝。它包括化學浸出與化學分離兩個主要過程。

化學分離則主要是依據化學浸出液中的物料在化學性質上的差異，利用物質在兩相之間的轉移來實現物料分離的方法，如沉淀和共沉淀、溶劑萃取、離子交換、色譜法、電泳、膜分離、電化學分離、泡沫浮選和選擇性溶解等等。

應用化學選礦是處理貧、細、雜等難選礦物原料和使未利用礦產資源資源化的有效方法，其分選效率比物理選礦法高。但化學選礦過程需消耗大量的化學藥劑，對設備材質和固液分離等的要求均比物理選礦高。因此，在通常條件下應盡可能采用現有的物理選礦法處理礦物原料，僅在單獨使用物理選礦法無法處理或得不到合理的技術經濟指標時，才考慮采用化學選礦工藝。采用化學選礦工藝時，應盡量采用閉路流程，使藥劑充分再生回收和水循環使用，以降低藥劑消耗和減少環境污染;并應盡可能采用物理選礦和化學選礦的聯合流程，采用多種選礦方法處理礦物原料，以便最經濟地綜合利用礦產資源。

中國于1909年在湖南水口山礦設計建成第一個重選廠，后改為浮選廠，到1949年全國僅有20余個選礦廠，1949年后設計建成了上千個各種類型選礦廠(包括重選、浮選、磁選和聯合流程選礦廠)，江西德興銅礦第三選礦廠的日處理礦石量達6萬t。20世紀80年代以來，在選礦廠破碎、磨礦設計中，為縮小破碎產品粒度、節省磨礦電耗、實現多碎少磨，美國采用φ2 100mm超細碎圓錐破碎機，前蘇聯采用KH－2 200mm慣性圓錐破碎機，中國江西德興銅礦第三選礦廠采用φ2 100mm超重型圓錐破碎機，山東棗莊金礦采用PYHD－900mm旋盤式超細碎圓錐破碎機。為簡化流程、節省鋼耗、降低成本，采用自磨礦工藝，美國采用nmX4.6m濕式自磨機，中國德興銅礦第一選礦廠采用卯smx2.sm濕式自磨機。在重選廠設計中，采用窄級分級、多段磨選、流膜選礦，特別是流膜選礦的應用，改變了細泥重選的面貌。英國用40層翻床、橫流膠帶溜槽，中國用離心選礦機、振擺溜槽、雙層膠帶溜槽。在預選車間設計中，除重選、手選和重介質選礦外，發展了激光、輻射和電導/磁性揀選等，在浮選廠設計中，采用等可浮、串支分流、絮凝浮選、載體浮選和閃速浮選等工藝。浮選設備有充氣式和機械攪拌式，如芬蘭loom浮選機和前蘇聯100m浮選柱等。在磁選廠設計中，有永磁、電磁、強磁和高梯度磁選，特別是強磁、高梯度磁選的應用，使弱磁性礦物得以有效地回收，超導磁選更開辟了滋選的新領域。伴生組分的綜合回收，前蘇聯達74種，日本達85%～95%;中國的綜合回收，黃金占總產量的25%－33%，白銀占65%，鉑族金屬和稀散元素幾乎達100%。

隨著工藝水平的提高和設備的發展，選礦廠的處理對象，不僅適用于原礦石，而且用于處理尾礦、冶煉中間產品或爐渣。設計依據主要是上級主管部門下達的設計任務和有關文件，批準的地質勘探報告。經主管部門組織鑒定和批準的選礦試驗報告以及工程地質報告、地形圖、設備圖等。采用新技術、新設備的工業試驗報告，要經主管部門組織技術鑒定和審批，個別大型新設備用于工業生產時，要經主管部門批準。選礦試驗包括可選性試驗、實驗室試驗、實驗室擴大連續試驗、半工業試驗、工業試驗和單項試驗。選礦試驗類別與適應范圍設計規模與產品方案經可行性研究論證，并由主管部門在下達的設計任務中確定。設計規模通常以年或日處理原礦石數量表示，按國家規定劃分大、中、小規模。

近年來，化學選礦法發展迅速，它可做為一個獨立的方法從礦石中富集有用組份，又可從中礦或做為冶金，化工原料尚不合格的產品中去除有害雜質，還可做為改善其他選礦方法選分效果的準備工序。它處理的對象很廣，陳了貧、細、雜、難的礦石外，還可以處理廢水、廢渣，諸如陽極泥等冶金廢料。因此，目前在礦構原料加工方面，化學選礦雖末得到像某些機械選礦那樣廣泛應用，但它在這方面的作用仍是不可低估的。

因此，目前在礦構原料加工方面，化學選礦雖末得到像某些機械選礦那樣廣泛應用，但它在這方面的作用仍是不可低估的。

由于近20多年來的不斷研究和實踐，目前化學選礦已被成功地用于處理某些難選的黑色、有色、稀有金屬和非金屬礦物原料，如鐵、錳、鈦、銅、鉛、鋅、鎢、鉬、錫、金、銀、鉭、鈮、鉆、鎳、鈾、釷、稀土、磷、鋁、石墨、金剛石、高嶺土等礦物原料。除已大規模地用于從物理選礦尾礦、難選中礦、難選原礦、粗精礦、表外礦、廢石等固體礦物原料中回收某些有用組分外，還可從礦坑水、洗礦水和海水中提取某些有用組分，其應用范圍正日益擴大，已逐漸成為處理某些難選礦物原料和治理三廢保護環境的常規技術方法之一。

隨傳統礦產資源的日益減少，資源形勢的不斷惡化及選礦成本的不斷增加，人們不得不面臨“資源開發與可持續發展”這一問題。而要解決這一問題，原來得不到開發的眾多貧、細、雜物料必須資源化，而這需要與此相適應的資源開發技術;同時，為合理開發利用礦產資源，適應經濟發展的需要，抵御市場價格的沖擊，也迫切需要生產程序的簡化，以降低選礦生產成本，提高勞動生產率，增加企業的真正效益。單純依靠傳統的選礦方法難以達到這一需要，化學選礦的地位因此而變得日益重要。近幾年來，在化學選礦這一重要領域以及其與傳統的選冶方法相結合方面都取得了更為明顯的進展。