矿物化学处理讲稿_化学工艺过程讲稿

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二、氧化铜矿的矿石特点

矿物组成复杂。矿物成分不定。矿石结构、构造也存在很大差异。矿石矿物结晶粒度较硫化铜矿细，而且多与脉石矿物夹杂和包裹。总之，氧化铜矿性质复杂，可选性与硫化铜矿有很大差别，难于分选。

三、氧化铜矿的处理方法 浮选 湿法冶金 其他方法。

（一）浮选法 直接浮选法

——脂肪酸浮选法 ——胺类浮选法

——螯合剂浮选及螯合剂—中性油浮选法 ——烷基磺酸钠和烷基硫酸钠浮选法 ——其他直接浮选法 硫化浮选法

（二）湿法冶金 酸浸法 生物浸出法 氨浸法

（三）其它方法

搅拌浸出¡ª置换¡ª浮选 浸出¡ª沉淀¡ª载体浮选法 氨浸¡ª硫化沉淀¡ª浮选法 离析－浮选法

堆 浸

——筑堆前的试验 ——堆浸工程设计 ——堆浸的工程实施 ——堆浸的运行 ——堆浸的技术改进

矿物化学处理的定义

以矿物原料为对象，利用不同矿物的化学性质差异，采用化学处理或化学处理与物理选矿相结合的方式，使有价组分得以富集和提纯，最终产出化学精矿或单独产品的加工方法。

焙烧过程：在适宜气氛中加热矿物原料至低于矿物组分熔点温度，使目的组分与炉气发生化学反应转变成适宜后续处理作业所要求的形态，这一过程称为焙烧过程。焙砂：经过焙砂的固体。

焙烧分类：①氧化焙烧；②硫酸化焙烧；③还原焙烧；④磁化焙烧；⑤氯化焙烧；⑥离析焙烧；⑦加盐焙烧；⑧煅烧。

氧化焙烧：在氧化气氛中加热硫化矿，是炉气中的氧取代矿物中的全 部或部分硫，焙砂为金属氧化物。

硫酸化焙烧：在氧化气氛中加热矿物，使金属硫化物或氧化物转变为易溶于水的金属硫酸盐的过程。

还原焙烧：在还原性气氛中使金属氧化物还原成金属形态的过程。

磁化焙烧：在适当控制的还原气氛中，使弱磁性赤铁矿还原强磁性的 磁铁矿的过程。氯化焙烧：在氧化或还原气氛中加热矿物原料，使之与氯气或固体氯化剂发生化学反应，生成可溶性金属氯化物或挥发性气态金属氯化物的过程。离析焙烧：在700～800℃的中性或弱还原性气氛中加热矿物原料，使其中的有价组分与固态氯化剂反应生成挥发性气态金属氯化物并随即以金属形态沉积于炉料中的炭质还原剂表面的过程。

加盐焙烧：为了提取矿物原料中的钒、钨、铬等有价金属，焙烧过程加入添加剂（硫酸盐、氯化钠、碳酸钠等）使之生成可溶性盐（钒酸钠、钨酸钠和铬酸钠等）的过程。

煅烧：加热矿物原料使其分解并除去所含结晶水、二氧化碳、三氧化硫等挥发性物质的过程。

化学反应速度:反应物浓度减少的速度或反应产物浓度增大的速度。

速度控制步骤：化学反应方程式代表了整个过程，该过程常常分步进行，其中进行得最慢的反应步骤决定着整个反应过程的速度。

质量作用定律：在一定温度下反应速度与各反应物浓度的若干次方成正比。（当化学反应式能表示反应的真实过程才适用）

速率常数，也叫反应比速，即反应物的浓度均等于1时的反应速度。

还原焙烧的基本原理

是在低于炉料熔点和还原气氛条件下，是矿石中的金属氧化物转变为相应低价金属氧化物或金属的过程。金属氧化物的还原可以用下式表示：MO+R=M+RO式中MO¡ª¡ª金属氧化物 R、RO¡ª¡ª还原剂和还原剂氧化物 凡是对氧的化学亲和力比被还原的金属对氧的亲和力大的物质均可作为该金属氧化物的还原剂。在较高温度下碳可以作为许多金属氧化物的还原剂，生产中常用的还原剂为固体碳、一氧化碳和氢气。还原焙烧目前主要用于难处理的铁、锰、镍、铜、锡、锑等矿物原料。此外还用于精矿除杂和粗精矿精选。

离析-浮选法及其优缺点

离析-浮选法是一种火法处理与浮选相结合的方法。例如难处理氧化铜矿石的离析-浮选法就是将矿石破碎到一定粒度以后混以少量的食盐（0.1%～1.0%）和煤粉（0.5%～2.0%），隔氧加热至900℃左右，矿石中的铜便以金属状态在碳粒表面析出，将焙砂隔热冷却后经磨矿进行浮选，即得铜精矿。

离析-浮选法最大优点是能解决那些不能用常规选矿方法处理的矿石，它可以综合矿石中的有用金属。例如铜矿石中，当矿石中含有大量硅孔雀石、赤铜矿及结合铜时，或是含有大量矿泥时，这类矿石用浮选方法往往指标很低，而用离析法则是比较有效的。离析法还能处理氧化铜矿石与硫化铜矿石的混合矿石，并能综合回收金、银、铁等有用金属。此外，金、银、镍、铝、钴、锑、钯、铋、锡等金属化合物是易于还原且易于生成挥发性的氯化物，也适宜离析法处理。

离析-浮选法最大缺点：能耗高，成本高，基建投资大，设备腐蚀严重，环节保护不利，应用范围有限。

萃取的基本原理

溶剂萃取是基于有机溶剂对不同的金属离子具有不同的溶解因而对溶液中的金属离子可以进行富集与分离。例如含有有机溶剂的有机相与含有金属离子的溶液相（也称水相）相互接触时由于金属离子在两相中的溶解度不同而重新分配，从而实现一种金属在有机相中的富集并与其他杂质分离。

现以一种萃取剂LIX-984对铜溶液的萃取为例，来说明萃取的机理。该萃取剂萃取铜时，与铜离子生成金属螯合物，使铜被萃取并析出氢离子。酸浸-萃取-电积法回收铜的原则流程及其优缺点

酸浸-萃取-电积法处理氧化铜矿石，是一种比较先进的工艺。其原则流程如图所示。该工艺主要由浸出、萃取和电积三个基本工序组成。优点：整个工艺过程构成封闭循环，萃余液（稀硫酸）可返回浸出作业，反萃取的有机相返回萃取作业使用，电解残液返回反萃取使用。生产过程产生的¡°三废¡±大大减少，有利环境保护。可以直接得到纯度较高的电铜。整个工艺的生产效率较高，作业连续性强，适用于工业规模生产。缺点：该工艺能耗高，只适用于酸性脉石的氧化铜矿的处理，伴生的贵金属不能有效回收。

浸出参数：

矿样粒度：磨矿粒度应满足目的组分充分解离的要求。过磨会增加磨矿费用，还导致矿浆粘度的增加，影响浸出率及增加搅拌动力，以及降低固液分离的过滤和沉降速率。由于碱的反应能力比较弱，所以碱法要求的粒度比酸法小。

矿浆液固比

在搅拌浸出中矿浆液固比要尽可能小，以便增大设备处理能力，提高液相中的浸出剂浓度和有用金属浓度，降低试剂消耗，方便后续处理。但液固比太小，矿浆粘度增加，妨碍液固间的良好接触，降低浸出速率。

搅拌强度

搅拌强度（对搅拌浸出，压热浸出等）必须要能达到防止颗粒沉降，保证固相完全分散，液固之间有良好的接触。

浸出剂浓度

浸出剂浓度是浸出过程中的最重要参数。浓度严重影响浸出过程费用的大小和浸出率的高低。对于某一矿石，选择合适的浸出剂用量范围，以获得最佳浸出率是非常必要的。

浸出温度

浸出温度升高，浸出速率加快。对于由化学反应速率控制的浸出过程，温度的影响更明显。温度升高，通常脉石矿物的溶解也回增加，因而浸出剂耗量也增加

浸出时间

通常增加浸出时间，浸出率提高，但生产能力下降，投资费用增加。因此应通过成本核算来决定浸出时间的最佳值

萃取剂

 金属溶剂萃取过程中，与金属离子反应的反应物是溶解在有机溶液中的化合物，这种化合物称做萃取剂。 被萃取的金属在水溶液中，萃取剂和有机溶剂组成的溶液形成另一个相，称做有机相。 萃取过程在两个液相之间进行，因此称为液液萃取。 被萃取的物质是根据其在两种溶剂中的溶解度不同，而从一个溶液相转移到另一个溶液相中去，往往不包括化学反应，仅是一个物理过程。 用于溶解萃取剂的溶剂在萃取领域中称为“稀释剂”。

 金属盐的水溶液称为水相。萃取过程就是发生在有机相和水相这两相

之间。

物质分离方法分类 物理分离法

按被分离组分的物理性质差异，采用适宜的物理手段进行分离的方法。这类方法中常用的有：气体扩散法、离心分离法、电磁分离法和喷嘴射流法等。

化学分离法

按被分离组分在化学性质上的差异，通过适宜的化学过程使其分离的方法。包括：沉淀与共沉淀、溶剂萃取、离子交换、色谱分离、电化学分离、泡沫浮选、选择性溶解等。

物理化学分离法 按被分离组分在物理化学性质上的差异进行分离的方法。如：蒸馏，挥发，电泳，区域熔融和膜分离等。

常温常压下氧化锌矿的氨浸-萃取-电积-渣浮选工艺流程图

氧化锌矿石

破碎磨矿氨法浸出液固分离浸出液萃取浸出渣浮 选铅锌精矿萃余液负载有机相净化除杂富锌液电积电锌反萃电积残液再生有机相尾矿