研究電化學法在尾礦金屬回收中的應用

唐植煜

（山東金創股份有限公司，山東 煙臺265612）

大部分礦山尾礦中都包含未被選別或選別不凈的金屬，據不完全統計全國礦山每年新增廢礦渣1.8 億噸左右，其中包含了約480 噸的Ag，7000 萬噸的Fe，160 萬的Zn，1600 萬噸的Cu，如果通過電化學法將尾礦中的有用金屬進行再回收可有效增加資源利用率，避免金屬浪費。電化學法原理簡單可行性高，能夠有效地富集金屬，基于此，將電化學法應用在尾礦金屬回收中設計尾礦金屬回收方法。

1 電化學法

金屬具有電化學腐蝕性，當金屬物質與介質發生接觸時，會出現自溶解現象。電化學只適用于金屬，電化學的過程就是一個氧化還原的過程，通過電化學作用將我們需要的金屬在陽極或陰極進行大量的富集，再將富集的金屬進行提取后加以回收[1]。從含銀廢液中回收銀就是利用典型的電化學法回收金屬的操作。本文提出電化學法在尾礦金屬回收中的應用研究，詳細內容如下。

2 尾礦金屬回收

本文基于電化學法設計的尾礦金屬回收方法主要分為3步流程，金屬回收流程，如圖1 所示。

圖1 基于電化學法的尾礦金屬回收流程圖

結合圖1 所示，針對圖中3 步流程的詳細研究內容，如下文所述。

2.1 尾礦金屬加工制取

在進行尾礦金屬回收過程中，必須預先對尾礦進行加工以便于實驗研究[2]。尾礦金屬加工制取流程，如下圖2 所示。

圖2 尾礦加工制取流程

結合圖2 所示，本實驗先將尾礦漿進行電加熱或自然曬干去除水分，再通過人工碾壓及機械加工的方式，將尾礦通過0.15mm，0.1mm，0.074mm 的網格篩篩分出來。將篩分出來的樣品通過縮分、方格取樣的方式得到實驗樣品并留一份副樣備用[3]。為下文基于電化學法分離尾礦金屬提供基礎材料。

2.2 分離尾礦金屬

在金屬加工制取的基礎上，為提高尾礦金屬回收率，本文基于電化學法，減少回收過程中尾礦金屬的損失。結合以往研究，本文將電解溫度設定為40℃，使電流密度保持在10～15A/m2，以尾礦金屬中常見的Ag、Fe、Zn、Cu、為例。

在尾礦礦粒中加入足夠多的水形成礦漿，并在礦漿內按比例加入氨水和NaCl 粉末，以及樹脂溶液，形成混合礦漿，將礦漿倒入反應裝置中，通過直流電的作用，使混合礦漿在反應裝置內進行反應并逐漸析出金屬，且在裝置底部接入供氣裝置，借助空氣的力量加強礦漿在反應裝置中的循環反應，使電化學反應更加充分。

圖3 電化學反應裝置

2.3 回收尾礦金屬

將含有Ag、Fe、Zn、Cu 的混合礦漿分數次加入金屬回收裝置中，以鐵板為陰極，石墨棒為陽極并對回收裝置陰陽兩極通電，控制電壓在2.5～3.0V，（電化學反應裝置如圖3 所示）使電流密度保持在10～15A/m2，同時開啟空氣攪拌器，使混合礦漿呈渦流狀擴散，確保礦漿內所有礦?？焖偃芙?。礦內金屬發生電化學反應后會析出金屬，并逐漸向陰極靠攏，需將已經析出的金屬快速取出并存放在固定的容器中，以免回收裝置陰極因金屬吸附影響反應的繼續進行。

3 實例分析

3.1 實驗準備

實驗所用尾礦通過某礦山開采企業獲得，此次試驗在某選礦廠尾礦庫中進行取樣，共取12 份樣，每份1kg，試樣總重為12kg，經檢測其中主要元素是Ag、Fe、Zn、Cu，其樣品粒徑范圍，如下表1 所示。

表1 樣品成分粒徑

結合表1 對該樣品進行礦石光譜分析，得出結果為：樣品中包括：Ag12.36%、Fe8.60%、Zn4.02%、Cu5.23%、，將這12 份樣品4個一組分為三組，經制樣篩分后將粒度分別控制在0.15mm，0.1mm，0.074mm。

本次實例分析內容為尾礦金屬回收，以單獨回收含量最高具有代表性的Ag 為例，本文實驗采用回收率的理論計算公式，計算兩種回收方法的金屬回收率。實驗內容即為測試兩種回收方法的金屬回收率，金屬回收率越高，證明該方法的回收效果越好。首先，使用本文設計方法基于電化學法回收尾礦Ag，根據所取礦樣質量通過回收率的理論計算公式，得出該方法的金屬Ag 回收率，記為實驗組。再使用傳統尾礦再選方法回收尾礦中的Ag，同樣通過回收率的理論計算公式，得出該方法的金屬回收率，記為對照組。設置實驗次數為12 次，其中1～4 為一組粒度為0.15mm，5～8 為二組粒度為0.1mm，9～12 為三組粒度為0.074mm 記錄實驗結果。

3.2 實驗結果分析與結論

整理實驗結果，如下表2 所示。

表2 金屬回收率對比表

根據表2 可以得出，本文設計方法金屬回收率明顯高于對照組，且粒度最細的一組回收率最高，證明礦物的加工細度對電解法回收率的影響較大，證明此次設計方法在實際應用中的有效性，具有現實推廣價值。因此，相信電化學法在尾礦金屬回收中能夠起到積極的作用，為提高金屬回收率提供數據支持，有必要加大研究投入。

4 結論

本文通過實例分析的方式，證明了電化學回收方法在實際應用中的適用性，以及物料加工細度對電化學法回收的影響，以此為依據，證明此次優化設計的必要性。因此，有理由相信通過本文設計，能夠解決傳統尾礦金屬回收中存在的回收率低的缺陷。但本文同樣存在不足之處，未考慮到電極板的成本對實際生產的影響，由于金屬活潑性不同一些金屬不能析出，實驗還需加以完善。在未來將針對此方面的研究加以補足。與此同時，還需要對尾礦金屬回收方法的優化設計提出深入研究，以此為提高尾礦金屬回收質量提供建議。