李营生――浅谈化学选矿及其应用
一、化学选矿
1、化学选矿产生的历史背景：
近20多年来，随着科学技术和经济建设的迅猛发展，对矿产资源的需求量与日俱增，矿产资源开采量翻番，周期愈来愈短，易采易选的单一富矿愈来愈少，其开采量所占的比重越来越小，嵌布粒度细，品位低的难选复合矿的开采量愈来愈大，其所占比例越来越大。对产品品种和质量要求愈来愈高，对矿产品加工过程中的环保要求愈来越高。为了满足国民经济各部门对矿产品的需求，急切要求发展新的分选效率高、经济效益好、有利于环境治理的选矿方法。化学选矿就是为适应这种形势而发展起来的处理矿物原料的新工艺。
2、什么是化学选矿
化学选矿是基于矿物和矿物组分的化学性质的差异，利用化学方法改变矿物组成，然后用相应方法使目的组分富集的矿物加工工艺。
它是处理和综合利用某些贫、细、杂等难选矿物原料的有效方法之一，也是使未利用资源资源化和解决三废（废水、废渣、废气）处理、变废为宝及保护环境的重要方法之一。
3、化学选矿与物理选矿有何异同：
1）化学选矿与物理选矿相同之处：
a）处理对象相同：
都是处理矿物原料。
b）目的相同。
都是使组分富集，分离及综合利用矿物资源。
2）化学选矿物理选矿的不同之处：
a）化学选矿与物理选矿原理不同：
物理选矿是基于矿物物理性质的差异，物理选矿过程不改变矿物组成。（赋存状态）
例：重选：利用矿物密度不同。
磁：利用矿物磁性不同。
化学选矿是基于矿物形态组分的化学性质的差异，在化学选矿过程中，改变矿物。
b）选矿方法不同：
物理选矿：用物理方法
化学选矿：用化学方法
c）选矿产物不同：
物理选矿的产品是矿物精矿
化学选矿的产品是化学精矿
d）应用范围不同：
化学选矿应用范围更宽广些。
除难选矿外，还可处理物理选矿中间产品、尾矿、粗精矿、混合精矿、还可从三废中回收有用组分。
4、化学选矿不足之处：
消耗化学试剂量较大。
二、化学选矿的应用：
结合我的研究任务和研究深题，谈一谈化学选矿的应用。概括起来，有以下几个方面。
1、贫：
我们的研究任务和深题，绝大部分是贫矿，原矿。下面举两个例子说明。
例1、云南氧化锌 含锌低（7%），含杂质高 SiO2
采用化学选矿：获碳酸锌：优质品（优、一等品、合格品）
氧化锌： 合格品
文献报导：要获得合格氧化锌，原料含锌一般需要在20%以上。
例2、云南钼矿：原矿含钼1%。
化学选矿：获钼酸钙
文献报导：要获得合格钼酸钙，要求原料含钼一般在10%以上，最低不得低于5%。
2、杂：
复杂矿、伴生矿（共生矿）
例：甘肃锰矿：含Mn 30%、Cu 0.32%、Zn 1.11%、Ni
0.34%、Co 0.15%
采用物理选矿，获得锰精矿含Mn＞40%、Cu0.3 2%、Ni 0.34
尾矿Mn 26.81%、Cu 0.33%、Ni 0.34%、Co
0.12%
不能选出单一的锰、铜、镍、钴、锌精矿。
采用化学选矿法：获化学铜精矿，含铜＞30%。
化学镍、钴精矿：含Ni＞4%，含Co＞1%
金属锰（或二氧化锰）
3、难：
复杂矿、伴生矿、难处理矿
例：云南高碳钼镍矿：含Mo
1.2% Ni 0.35% C
物理选矿产品：高碳钼镍精矿：含Mo 8.41%、Ni 2.97%、C＞20%
化学选矿处理高碳钼镍精矿：获钼酸钙（Mo＞40%）、钼酸钡（81.4%）、碳酸镍。
4、尾矿
甘肃锰尾矿：含Mn 26.81%、Cu
0.32%、Ni 0.34%、Co 0.12%
采用化学选矿获化学铜精矿含Cu
30%-40%
化学镍钴精矿：含Ni＞4%、含Co＞1%
金属锰（二氧化锰）
5、综合利用：
前面讲的甘肃锰矿、云南高碳钼镍矿都是采取综合回收。
6、环境治理：
河南灵宝硫精矿烧渣：含Cu
1%
合同要求：渣含铜降至0.5%，铜回收率50%-60%，终酸度10g/L。
首先弄清楚铜在硫精矿烧渣中的存在形态。
根据有关资料知：在高温下焙烧硫精矿，又有大量铁存在，那么，铜在烧渣中必然是以铁酸铜形态存在，就是氧化铜与三氧化二铁化合物。
铁酸铜、铁酸锌是湿法冶金中的老大难问题，目前解决铁酸铜，铁酸锌最有效的方法是黄钾铁矾法，针铁矿法，赤铁矿法，采用这种方法的第一道工序都是高温高酸浸出。
采用高温高酸浸出，铜回收率均达80%，渣含铜0.4%以下，铜回收率76%以上。渣含Cu，铜回收率均达合理要求。但在铜浸出的同时，大量铁也被浸出进入溶液，使渣中铁品位降低，浸出终酸度＞30g/L，不符合合同要求，不能采用高温高酸浸出。
经过分析、研究：依据铜锍吹炼理论，采用化学选矿的方法进行处理硫精矿烧渣，改变铜在烧渣中的存在形态，使铁酸铜中的氧化铜转变为硫化铜，然后选用冶金方法处理，渣含Cu＜0.4%，Cu回收率＞76%，浸出最终酸度＜10g/L完全达到合同要求。
采用湿法处理铁酸锌，铁酸铜，在上个世纪六十年以前没有一个技术上可行、经济上合理的处理方法。上个世纪六十年末，七十年初，相继研究出了黄钾铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法，是国内外公认的、技术上选进，经济上合理的处理铁酸锌、铁酸铜方法。
我们这次把铜锍吹炼 的基本原理应用于化学选矿来处理黄铁矿烧渣，国内还没有见到文献报导，可以说在处理铁酸锌、铁酸铜的技术上有所创新，又闯出了一个处理铁酸锌、铁酸铜的新途径。
可能会有同志说，你为什么不用火法冶金处理。就一般铁酸铜而言，用火法冶金是很容易处理的，但该烧渣含铁相当高，含铜又特别低，限制导致它不能采用火法处理。
三、我们的特色：（我们的研究方法）
1、物理选矿、化学选矿联合工艺
单一易选富矿愈来愈少，贫、细、杂难选矿越来越受重视。
对贫、细、杂、难选矿单用物理选矿或化学选矿都很难获得满意结果，二者必须结合起来，才能获得更好的效果，效益。
例：云南高碳钼镍矿：
采用物理选矿法，不能获得单一的钼精矿、镍精矿，只能获得粗钼镍精矿，含Mo 8.41%,Ni2.97%,C7＞20%。
采用化学选矿处理云南高碳钼镍原矿选矿效果差，试剂消耗大。
采用化学选矿处理粗钼镍精矿选效果好，试剂消耗较少，以济效益较好，钼镍可以分离。获钼酸钙、钼酸钡、碳酸镍。
2、选冶联合工艺：
例1：黄铁矿烧渣，渣含Cu1%。
烧渣处理工艺流程：焙烧→浸出→溶剂萃取→电解沉积→电铜。
铜在烧渣中存在的形态是铁酸铜，铁酸铜结构致密，非常难浸出，必须将难浸出的铁酸铜结构变成易浸出的铜结构。
理论依据——火法炼铜中的铜锍吹炼理论。
转变方法——化学选矿。
浸出，萃取既属于化学选矿，又属于冶金内容，电解沉积是冶金工艺
例2：甘肃锰矿
由物理选矿获得锰精矿 含锰大于40%
由化学选矿获得锰精矿，化学钴镍精矿。
由冶炼获得金属锰。
如果采用单一的物理选矿处理该锰矿，只能获得一个选矿产品：锰精矿。
如果采用单一的化学选矿处理该锰矿，能获得两个选矿产品：化学铜精矿和化学钴镍精矿。
由此可以看出：采用物理选矿和化学选矿的联合工艺比采用单一的物理选矿或化学选矿处理该矿，获得的选矿品种多、质量好、经济效益好。
如果采用单一的冶炼方法处理该锰矿只能获得一个冶金产品，金属锰。选冶联合工艺处理该锰矿，可以获得四个、甚至更多的产品。
由此说明，由物理选矿与化学选矿冶炼联合工艺处理伴生矿、复杂矿更合理些。
前面我们谈了物理选矿与化学选矿的异同。现在我谈一下化学选矿与冶炼的异同。
相同地方：原理相似
不同之处：
1）研究对象不同
冶炼：高品位精矿（矿物精矿、化学精矿）
化学选矿：低品位的贫、细、杂难处理矿、尾矿、粗精矿、三废处理
2）产物不同
冶金：纯度高的产品
化学选矿：化学精矿
3.任务
我们的任务和课题，绝大部分是贫、细、杂难处理矿。
4.速度快、时间短、工作效率高
象上面谈的甘肃锰矿，如果在学校，需要一年时间，我们只用了两个月时间。这在过去我是不敢想的事情。
5.技术力量
我所有一支科研能力强、基础理论雄厚、经验丰富的科技队伍，所以我们敢于接受别人不愿接受的难处理矿。这支队伍是我所科研进度、时间短、效率高根本保证。
6.合作配合好
物理选矿、化学选矿、冶炼、分析、后勤等相互协调配合是我们攻关取胜又一个法宝。
二00七年元月
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