化学选矿复习资料

重点归纳：1化学分选:基于物料组分的化学性质的差异，利用化学方法改变物料性质组成，然后用其他的方法使目的组分富集的资源加工工艺。（它包括化学浸出与化学分离两个主要过程）2焙烧是在适宜的气氛和低于物料熔点的温度条件下，使矿物原料中的目的组分矿物发生物理和化学变化的工艺过程。该过程通常是作为选矿准备作业，以使目的组分转变为易浸出或易于物理分选的形态。3影响焙烧反应速度的主要因素：气体中反应气体的浓度；气流的运动特性；温度；物料的物理和化学性质（如粒度，空隙度，化学组成及矿物组成等）4可将焙烧过程大致分为：氧化焙烧与硫酸焙烧还原焙烧氯化焙烧与氯化离析钠盐焙烧煅烧5氧化焙烧：硫化矿在氧化气氛条件下加热，将全部（或部分）硫脱除转变为相应的金属氧化物（或硫酸盐）的过程，称为氧化焙烧（或硫酸化焙烧）。6在焙烧条件下，硫化矿转变为金属氧化物和金属硫酸盐的反应可表示为：2MS+2O２=2MO+2SO２⑴2SO2+O22SO3⑵MO+SO32MSO4⑶反应⑴是不可逆的，而⑵，⑶是可逆的。反应的平衡常数为：在一定温度下，硫化矿氧化焙烧产物取决于气相组成和金属硫化物、氧化物及金属硫酸盐的离解压。焙烧产物为金属硫酸盐，过程属硫酸化焙烧焙烧产物为金属氧化物，过程属氧化焙烧7铜的硫酸化焙烧应该温度低于650℃，氧化焙烧要高于650℃；锌的着火温度550度，生成硫酸锌和氧化锌薄层致密，较难氧化。焙砂中铅主要呈氧化铅形态存在。方铅矿的焙烧宜在低温下进行。砷常呈毒砂（FeAsS）和雌黄（As2S3)。As2O3易挥发，120℃时挥发已显著，部分在氧气剂的作用下可转变为发挥性小的As2O5，升高温度和增大空气过剩量将促进的氧化砷生成。生成的氧化砷将与金属氧化物（PbO\CuO\FeO等)作用生成砷酸盐。氧化焙烧时通常难予将砷全部除去。银的硫化物(Ag2S):焙烧产物灰银矿、金属银和硫酸银金（Cu)：不发生变化锑化合物(Sb2S3、脆硫锑铅矿Pb2Sb2S3）：同砷相似镉化合物(CdS)：氧化镉和硫酸镉，高温时挥发富集与烟尘中铊和铟:800－1000℃时以氧化态挥发。8氧化焙烧温度应高于相应硫化物的着火温度，而硫化物的着火温度与其粒度有关。9还原焙烧：在低于炉料熔点和还原气氛条件下，使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)(24323MSOsoosoPPkP)(24323MSOsoosoPPkP32122osoppK223222ososopppK)(3431MSOsopK10生产中常用还原剂为固体炭、一氧化碳气体或氢气（煤气、天然气及焦炭，煤粉）；还原被烧目前主要用于处理难选的铁、锰、铜、锡、锑等矿物原料。如弱磁性贫铁矿的还原磁化焙烧、含镍红土矿的还原焙烧。11还原度：还原焙烧矿中FeO含量与铁含量比值的百分数。（生产中它采用来衡量还有磁化焙烧过程）12影响还原焙烧产品质量的主要因素为：矿石的物化性质（矿物组成、结构构造、粒度特性等）焙烧温度气相组成还原剂类型设备类型等（焙烧块矿常用竖炉、焙烧粉矿可采用斜坡炉、沸腾炉等）13水煤气效果最好，因其还原组分最高、热损少，放热最大，可减少煤气用量。但工业一般采用混合煤气。14回转窑粒铁法：是一种用劣质燃料处理不适于高炉炼铁的高硅贫铁矿和矿粉的方法。15燃料为高炉不用的焦粉和煤(褐煤、烟煤或无烟煤粉）。粒铁可以作为钢铁、废钢代用品及铁合金原料，杂质含量高的粒铁可作为高炉炼铁的原料。16氧化镍矿的还有焙烧－低压氨浸工业回收工艺。（主要是指含镍红土矿）主要矿物还原反应：NiO+R=Ni+ROCoO+R=Co+RO%100TFeFeOR17氯化焙烧：是一定温度和气氛条件下，用氯化剂使矿物原料中的目的组分转为气相或凝聚相的氯化物，以使目的组分分离富集的工艺过程。18氯化焙烧分类⑴据产物形态：中温氯化焙烧：氯化物呈固态存在焙砂，在用浸出的方法使其进入溶液中；高温氯化焙烧：氯化物呈气态挥发；离析（氯化-还原焙烧）：使目的组分呈氯化物气态挥发的同时又使金属氯化物被还原而呈金属态析出。⑵据气相：氧化氯化焙烧（直接焙烧）还原氯化焙烧（还原氯化）19氯化焙烧时可采用气体氯化剂(Cl2、HCl)或固体氯化剂(NaCl、CaCl2、FeCl2等)；固体氯化剂的氯化作用主要是通过其他组分使其分解而得的氯气和氯化氢来实现的。氧化过程中可以采用增加氯气分压或降低氧气分压的方法提高体系的氯氧比，而加入还原剂是降低体系中氧气分压的最有效的方法。20影响氯化焙烧的主要因素:温度、氯化剂类型及浓度、气相组成、气流速度、物料粒度、空隙度、物料矿物组成、化学组成、催化作用等21氯化焙烧工艺用于处理黄铁矿烧渣、高钛渣、贫镍矿、红土矿、贫锡矿、复杂金矿及贫铋复合矿。22焙烧过程中可在多膛炉、竖炉、回转窑或沸腾炉中进行。23氯化离析：该法使在矿物原料中加入一定量的炭质还原剂（煤或焦分）和氯化剂(NaCl或CaCl2)，在中性或弱还原性气氛下加热，使有用组分从矿石中氯化挥发并同时在炭粒表面还原为金属颗粒，随后用物理选矿方法将其富集为化学精矿。（是处理某些难选矿石的有效方法之一。）24离析过程及机理：⑴食盐水解产生氯化氢气体：2NaCl+xSiO2+H2O=Na2O.xSiO2+2HCl4NaCl+Al2O3.2SiO2.2H2O=(Na2O)2.Al2O3.2SiO2+4HCl⑵氧化铜矿的氯化与挥发2CuO+2HCl=2/3Cu3Cl3+2H2O+1/2O2Cu2O+2HCl=2/3Cu3Cl3+H2O⑶氧化铜矿被氢还原并析出在炭粒表面2/3Cu3Cl3+H2=2Cu+2HCl25影响离析结果因素：矿石性质、温度、离析反应时间、氯化剂类型及用量、还原剂类型与用量、水分含量及工业炉型等。26钠盐焙烧：在矿物原料中加入钠盐（如碳酸钠、食盐、苛性钠、硫酸钠等）在一定温度和气氛下，使难溶的目的组分矿物转变为可溶性的相应钠盐的被烧过程。27煅烧：天然化合物或人造化合物的热离解或晶形转变过程。（影响因素:煅烧温度、气相组成、化合物的热稳定性等）28铁冶炼：现代炼铁绝大部分采用高炉炼铁，个别采用直接还原炼铁法和电炉炼铁法。（我国铁矿石富矿少、贫矿多，97％的铁矿石为30％以下的低品位铁矿，国内尚存大量未被开发利用的难选铁矿。）29铁矿石性质对冶炼：物理性能对冶炼影响：铁矿石粒度；铁矿石强度；含水量；化学性能对冶炼影响：含铁量；脉石矿物含量；有害成分含量；有益成分含量。30对铁坑铁矿褐铁矿强磁选一反浮选一焙烧联合工艺；31鲕状赤铁矿难选的主要原因：①铁矿物嵌布粒度极细；②此类矿石一般伴生有大量的粘土，易形成矿泥；③矿物本身构造复杂；④一般伴生有较高的有害杂质磷矿物；⑤原铁矿品位低。32浸出:溶剂选择性溶解物料中某目的组分的工艺过程33浸出的任务:是选择适当药剂使物料中的目的组分选择性溶解，使该组分进入溶液中，达到有用组分与杂质组分（或脉石)分离的目的。34浸出过程:是个提取和分离目的组分的过程，目的组分可为有用组分，也可为杂质组分。35浸出剂:用于浸出的药剂36浸出液：浸出后含目的组分的溶液37浸出渣：浸出后的残渣38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(ε浸)为：ε浸＝VC/Qαⅹ100%或ε浸＝Qα-mδ/Qαⅹ100%39选择性系数(β):表示在相同浸出条件下，某两组分的浸出率之比，β值愈接近1，说明浸出过程两组分的浸出选择性愈差。40浸出方法分类：按被浸组分化学反应的本质分为：氧化还原浸出；非氧化还原浸出。按浸出介质的区别分为：酸性浸出；中性浸出；碱性浸出。按温度和压力条件分为：热压浸出；常温常压浸出。41当矿物原料中的脉石矿物以硅酸盐或铝硅酸盐为主时，一般宜用酸浸法浸出。当脉石矿物以碳酸盐为主时，一般宜用碱法浸出。42浸出过程的动力：是研究浸出速度及其相关影响因素的科学。43浸出是发生于固一液界面的多相化学反应，与固一气及液一液多相化学反应一样，反应过程大致由浸出剂的扩散、吸附及化学反应三个步骤组成，反应总速度由速度最慢的步骤控制。44浸出方法依浸出药剂分类表浸出方法常用浸出药剂水溶剂浸出酸浸稀硫酸、浓硫酸、盐酸、硝酸、王水、氢氟酸、亚硫酸碱浸碳酸钠、苛性钠、氨水、硫化钠等盐浸氯化钠、氯化铁、氯化铜、硫酸铁、氰化钠等细菌浸出硫酸铁+硫酸+菌种热压浸出酸或碱水浸水非水溶剂浸出有机溶剂45影响浸出速度的主要因素：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：常压浸出时在接近浸出剂沸点的条件下进行浸出有利于提高浸出速度。热压浸出时可提高浸出速度，应尽量采用沸点较高的药剂作浸出剂，以提高浸出温度。②磨矿细度：直接影响固——液相界面面积和矿浆粘度。③浸出药剂浓度：浸出时浸出药剂的耗量主要决定于浸出过程药剂的消耗量、剩余浓度及浸出矿浆的液固比等。④矿浆的液固比：浸出矿浆的液固比主要影响药剂用量和矿浆粘度。⑤搅拌矿浆：不仅可使矿粒悬浮、减少扩散层厚度、增大扩散系数，还可增加矿浆中溶解氧的浓度⑥矿浆搅拌速度：搅拌矿浆不仅可使矿粒悬浮、减少扩散层厚度、增大扩散系数，还可增加矿浆中溶解氧的浓度⑦浸出时间：在其它条件相同时，目的组分的浸出率一般随浸出时间的增加而提高，进而浸出速度随浸出时间的增加而减小。⑧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。46酸性浸出剂：包括硫酸、盐酸、硝酸、亚硝酸、氢氟酸及王水等。，其中硫酸是使用最广的酸性浸出剂。47稀硫酸为非氧化酸，可用于处理含大量还原性组分(如有机质、硫化物、亚铁氧化物等)的矿物原料。稀硫酸价廉易得，设备防腐问题易解决，浸出液易处理，稀硫酸的沸点较高。热浓硫酸为强氧化酸，可将大部分硫化矿物氧化为硫酸盐，还可分解某些较难分解的稀有金属矿物。48盐酸可用于浸出硫酸无法浸出的某些矿物原料。盐酸可用来进行做简单酸浸、氧化酸浸(加氧化剂)和还原酸浸。但盐酸的价格比硫酸贵，易挥发，沸点较低、对设备的防腐蚀要求较高，劳动条件比使用硫酸作浸出剂时差。49硝酸为强氧化剂，其分解能力比硫酸和盐酸强，但其价格较贵，易挥发，对设备的防腐蚀要求较高。一般条件下，硝酸常用作氧化剂，不单独采用硝酸作浸出剂。硝酸可用作辉钼矿、铜银矿物，含砷硫化矿及阳极泥的浸出剂。50王水为盐酸和硝酸的混合酸，为强氧化剂，常用作铂族金属的浸出剂。51氢氟酸主要用于浸出钽铌矿物及钽铌富集物。53中等强度的亚硫酸(也可将二氧化硫通入矿浆中)为还原剂，可用作某些氧化性物料(如二氧化锰、锰结核等)的浸出剂。54简单酸浸法适用于处理某些易被酸分解的简单金属氧化物，金属含氧酸盐及少数的金属硫化物。钴、镍铜、锌、镉、锰、磷等氧化矿、氧化焙烧的焙砂及烟尘等可用简单酸浸法处理。粗精矿除杂时，为了除去某些溶解度较小的硫酸盐杂质，可用稀盐酸作浸出剂，如用稀盐酸溶液浸出钨粗精矿，可溶去磷、铋、钙、钼等杂质。氢氟酸可作为钽铌矿物或钽铌富集物的浸出剂。采用还原沉淀法从浸液中回收金，用氯化铵沉铂法回收铂，用二氯二氨亚钯法回收钯，母液再用锌置换法回收残留的贵金属。55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。56常用的碱浸药剂：氨、碳酸钠、苛性钠和硫化钠。57氨浸：氨作为浸出剂适合处理金属铜、钴、镍等，浸出过程为有络合剂存在时的氧化碱浸，实质是电化腐蚀过程.58常压氨的特点：在常压下的浸出速度高，浸出时间较短；浸出选择性高，可获得相当纯净的浸出液；从浸出液中制取铜、镍、钴的沉淀物的工序简单；浸出试剂易再生回收；宜用于处理铁质含量高、脉石矿物主要为碳酸盐的铜镍矿物原料。59金属铜、镍、钴在氨液中生成稳定的可溶