選礦技術在礦業環保中的應用探討

陳 芹

（河北省地礦局第六地質大隊，石家莊 050081）

隨著經濟全球化的快速發展，人類對于大自然造成的破壞越來越嚴重，在這樣的背景下，人與自然和諧相處的局面也逐漸被打破。作為最大的發展中國家，我國社會經濟正處在快速發展階段，因此環境問題比較嚴重。尤其選礦工業對于環境的污染十分嚴重，人們要不斷加大環境保護力度，實現礦業鏈在生產和環保兩方面的協調發展，但從國內現有技術來說，這種意識還有待加強。建立綠色礦山是我國未來礦業發展的唯一正確方向，同時也對礦業發展技術提出了更高的要求。所以，人們只有不斷提升選礦技術，才能夠有效保護環境。

1 當前我國常見的選礦技術分析

1.1 浮選

浮選就是利用各種礦物原料顆粒表面對水的親水性差異進行篩選，通常指泡沫浮選。由于天然疏水性礦物相對較少，所以常常需要向礦漿中添加捕收劑，以此提升欲浮出礦物的疏水性，通過加入各種調整劑，不斷提升其選擇性，添加起泡劑并充氣，產生氣泡，讓疏水性礦物顆粒附于氣泡，上浮分離。通常，浮選技術能夠用在小于0.3 mm的物料中，其原則上能夠選別各種礦物原料，這也是當前應用最廣泛的一種選礦技術[1]。另外，浮選技術還能夠應用在冶煉中間產品、溶液中的離子以及處理廢水中，除了要采用大型浮選機械之外，還有回收微細物料的方式。比如，選擇性絮凝-浮選通過利用絮凝劑有選擇性地讓微細粒物料，形成尺寸相對較大的絮團，之后用浮選技術分離。

1.2 揀選

揀選也是當前我國常用的選礦技術之一，通常揀選包含手選和機械揀選這兩種類型，主要用于預選丟除廢石。手選技術就是進行人工挑選，選礦人員直接結合礦物的外部特性來進行判斷，這也是一種傳統的、較為古老的選礦方式，通常這種選礦技術需要由經驗較為豐富的人員來操作，目前，我國還有部分礦山沿用該技術[2]。而機械揀選主要有光揀選，通過分析礦物光學特性來進行揀選；X射線揀選，就是直接在X射線的照射下，發出熒光來進行選別；還有放射線揀選，其就是利用鈾、釷等礦物的天然放射性來進行選別。20世紀70年代，人們就開始利用礦物導電性和磁性的電性揀選和磁性揀選。

1.3 電選

顧名思義，電選技術就是直接利用礦物顆粒電性的差異，在高壓電場中進行選別，其主要用于導體、半導體和非導體的礦物分選上。電選機按照電廠可以詳細分為靜電選礦機、復合電場電選機和電暈選礦機。按照礦粒帶電的方法，其可以分為接觸帶電電選機、摩擦帶電電選機和電暈帶電電選機。通常，電選機處理的粒度范圍較窄，且其處理能力也相對較低，用于選擇的原料需要先經過干燥，所以在實際應用過程中經常容易受到較多的限制[3]。但其優勢是成本相對較低，整個過程污染相對較小，最終的分選效果較好，其主要用于粗精礦的精選，如錫石、白鎢礦、鈦鐵礦和金紅石等，電選也常用于礦物原料的分級和除塵中，未來電選會朝著研制處理量更大和選別細粒物料效率高的方向發展。

1.4 重選

重選就是指在介質流中，利用礦物原料顆粒本身比重的差異來進行選別，通常有搖床選、溜槽選和跳汰選等方式。一直以來，重選都是選別黑鎢礦、錫石、粗粒鐵、錳礦石和沙金等礦物的主要方式，也普遍應用在稀有金屬砂礦選別中[4]。重選技術較使用的粒度范圍寬，其粒徑小則低于1 mm，大則可到幾百毫米，重選選礦成本較大，對于環境的污染相對較小，凡是礦物粒度在該范圍內，組分間比重差別較大的，都可以應用重選技術。有時還可以利用重選預選來去除部分廢石，再用其他方法來進行處理，這樣可以節省選礦費用，當前貧礦和細礦物原料不斷增加，而重選能夠有效選別20 μm的物料中。另外，當礦物原料在斜面運動和碰撞時，直接利用其摩擦系數、碰撞恢復系數的差異進行選別，選后產品處理作業包含精礦、中間產品和尾礦的脫水、尾礦堆置和廢水處理。選礦主要在水中進行，選后產品需要進行重力泄水、濃縮、過濾和干燥，塊狀和粗粒物料能夠用脫水篩、螺旋分級機和脫水倉等進行重力泄水。

1.5 化選

化選就是直接根據礦物化學性質的差異，采用相應的化學方式，或者化學和物理方式相結合的方法，來分離和回收有用的成分，最終得到化學精礦。通常，這種方式要比物理選礦方式有著更高的適應性，其分離效果也相對較好，唯一不足的就是該技術的應用成本相對較高[5]。因此，化選技術常常應用在物理選礦中，無法有效處理或者無法處理的礦物原料、中間產品和尾礦。隨著成分復雜、難選和細粒礦物原料的不斷增多，化學選礦、物理和化學選礦聯合流程的應用越來越普遍，目前化學選成功應用的實例主要有氰化法提金、離析-浮選處理氧化銅礦、酸浸-沉淀-浮選等技術。

2 選礦技術在礦業環保中的應用探究

2.1 選礦技術在化學工業中的應用

隨著社會經濟和科學技術的快速發展，各學科逐漸呈現一體化發展趨勢，在在這樣的背景下，選礦技術已基本實現系統化，相關設備正朝成套系統化、標準化方向發展。其也廣泛應用在黑色金屬、貴金屬和有色金屬等物質的加工分離中，甚至在多個國家都屬于支柱產業，在人類社會發展過程中發揮著十分重要的作用[6]。首先，選礦技術能夠有效應用在化學工業中，因為化工工業制硫酸過程中會產生大量的廢渣物質，據調查，該廢渣通常含有40%的Fe，還有Zn、Cu、Ag等貴重金屬。人們可以選用化學選礦技術和物理選礦技術聯合流程來處理化工廠的硫酸渣，從中選出高純度、能夠直接送入冶煉廠的鐵精粉，應用效果較好。

2.2 選礦技術在工業廢水凈化中的應用

近年來，隨著人們的實踐積累，選礦技術應用范圍不斷擴展，正在逐漸朝其他行業擴散。當前，很多發達國家都將選礦技術應用在工業廢水凈化中，取得了較好的經濟效益和社會效益。當前，我國正處在快速發展階段，各種廢水問題十分嚴峻，通常廢水分為城市污水和工業污水兩種[7]。我國城市污水主要是由市政污水處理廠來進行處理，而工業污水則需要企業利用相應的工藝和設備，直接在內部進行處理。例如，德國亞琛塑料包裝紙處理廠的廢水就含有大量的有機物和無機物，紙漿纖維是其主要污染成分，該廠就針對廢水類型，設計了一種污水處理工藝，旨在利用廢水資源和回收其中的紙漿原料，如圖1所示。

采用該工藝處理廢水時，僅僅經過轉筒篩出，水中的COD和BOD就可以降低50%，固體物含量大約為2 000 mg/L，經試驗分析，最終凈化出水中固體物含量約為70 mg/L，其能夠直接供一級或二級用戶再次利用。

圖1 污水處理工藝

2.3 選礦技術在處理廢水重金屬離子中的應用

重金屬離子污染是困擾我國環保工作開展的重要原因，目前全世界各個國家都面臨這一問題。廢水中的重金屬離子主要來源于冶金和電鍍等行業，其對于人體有著極大的危害，尤其是Cd、Zn、Cu、Hg等重金屬，目前處理廢水中重金屬離子的方法雖然有很多，但最終的治理效果不一[8]。其中，作為一種新興的分離技術，沉淀浮選法利用沉淀劑，先讓溶液中的重金屬離子產生均勻、細微的沉淀物，之后用捕收劑將其浮出，從而實現去除和回收重金屬離子的目的。目前，沉淀浮選法開始應用于有機物廢水、放射性廢水和重金屬離子廢水處理中，相比較而言，該技術有著較高的適應性，耗能較小，成本較低，其可以實現多種金屬離子的分離，但目前還處在試驗研究階段。隨著相關研究工作的深入開展，沉淀浮選法必然會廣泛應用在廢水重金屬離子處理中。

2.4 選礦技術在鋼鐵工業廢水處理中的應用

重選、磁選和浮選是當前選礦工業的三大選礦技術，而高梯度磁選是磁選領域的熱點，磁選最早用在礦物加工領域順磁性物質的分離和高嶺土加工工業中除鐵。但隨著環保事業在全世界范圍內的興起，磁處理技術開始應用于鋼鐵工業廢水處理中，取得了較好的應用效果。目前，其已經發展到可以分離各種強磁性物質，同時能夠用于分離工業污水中各種弱磁性物質，甚至人們可以利用磁性接種技術，分離非磁性物質。相對而言，這種物質分離技術有著見效較快、投資較少、無二次污染等優點[9]。如今，該技術已經廣泛地應用于鋼鐵工業廢水處理中，因為鋼鐵工業廢水含有大量可以分離的磁性顆粒，人們通常直接應用該技術來進行去除，其污染物去除率可以高達90%。

3 結語

在人類社會快速發展的過程中，自然資源消耗和環境污染問題愈發突出，人與自然的矛盾變得更加緊張。當前，自然資源日漸短缺，全球性環境污染問題日益凸顯，要想實現社會經濟的可持續發展，人們就要不斷加強對各種廢棄物的二次利用。選礦技術通過重選、磁選和浮選等方法將有用礦物和脈石（無用）礦物分離。該技術不僅可以用于選礦，還可以治理環境污染，如煉油廠廢水處理、煙氣除塵、燃煤脫硫等，如果處理方法選用得當，人們可以利用選礦技術解決環境污染問題，從而真正實現保護環境、變廢為寶的目的。