分享6种常见的选矿技术

选矿是根据矿石中不同矿物的物理、化学性质，把矿石破碎磨细以后，采用重选法、浮选法、磁选法、电选法等方法，将有用矿物与脉石矿物分开，并使各种共生（伴生）的有用矿物尽可能相互分离，除去或降低有害杂质，以获得冶炼或其他工业所需原料的过程。今天给大家介绍六种常用的选矿技术。

一、重选法

重选法是根据矿物相对密度(通常称比重)的差异来分选矿物的。密度不同的矿物拉子在运动介质(水、空气与重滚)中受到流体动力和各种机械力的作用，造成适宜的松散分层和分离条件，从而使不同密度的矿粒得到分离。

重力选矿(简称重选)是根据各种矿物的密度（通常称比重）的不同，因而在运动介质中所受重力、流体动力和其他机械力的不，从而实现按密度分选矿粒群的过程。矿物颗粒、形状将影响按密度分选的精确性。

各种重选过程的共同特点是：

1. 矿粒间必须存在密度(或粒度)的差异;

2. 分选过程在运动介质中进行;

3. 在重力、流体动力和其他机械力的综合作用下，矿粒群松散并按密度(或粒度)分层;

4. 分好层的物料，在运动介质的运搬下达到分离，并获得不同最终产品。

重力选矿中的按粒度分选过程(如分级、脱水等)几乎在一切选矿厂都是不可缺少的作业。

二、浮选法

浮选法是根据矿物表面物理化学性质的差别，经浮选药剂处理，使用矿物选择性地附着在气泡上，达到分选的目的。有色金属矿石的选矿，如铜、铅、锌、硫、钼等矿主要用浮选法处理，某些黑色金属、稀有金属和一些非金属矿石，如石墨矿、磷灰石等也用浮选法选别。

浮选过程要向矿浆中加入浮选药剂来改善与调节矿物的可浮性。使许多没有天然可浮性的矿物，经浮选药剂作用后，由不可浮变为可浮，或者相反。以便人为地控制矿物的可浮性。所以有人说浮选药剂是浮选技术的支柱，这是有道理的。

五大药剂

浮选药剂是用来调整与控制浮选过程的。药剂的主要用途是：(1)加强矿物可浮性的差别，从而使矿物彼此间以及有用矿物和脉石间相互分离。(2)提高有用矿粒附着于气泡的速度和强度，(3)改善矿浆内细小而弥散气泡的形成条件，并为在矿浆表面形成稳定的矿化泡沫创造条件。

表1 浮选药剂的用途及其基本类型

金银矿石的浮选

浮选工艺流程的选择通常是根据金银矿石的性质以及产品的规格来确定，常见的原则工艺流程有以下5种：

(1)浮选+浮选精矿氰化 将含金银石英脉的硫化矿经过浮选得到少量精矿，再进行氰化处理。浮选精矿氰化与全泥氰化流程相比，具有不需将全部矿石细磨、节省动力消耗、厂房面积小、基建投资省等优点。

(2)浮选+精矿焙烧+焙砂氰化 该流程常用来处理难溶的金-砷矿石、金-锑矿石和硫化物含量特高的金-黄铁矿等矿石，焙烧的目的是除去对氰化过程有害的砷、锑等元素。

(3)浮选+浮选精矿火法处理 绝大多数含金银的多金属硫化矿石用此方法处理。浮选时，金银进入与其共生密切的铜、铅等金矿中，然后送冶炼厂回收金银。

(4)浮选+浮选尾矿或中矿氰化+浮选精矿就地焙烧氰化 此方案用来处理含有碲化金、磁黄铁矿、黄铜矿及其他硫化矿的石英硫化矿，矿石中能浮出硫化矿作精矿，然后为暴露硫化物中的金银，经焙烧再氰化处理。因浮选后的中、尾矿一般含金银尚高，要再氰化回收。

(5)原矿氰化+氰化尾矿浮选 当用氰化法不能完全回收矿石中与硫化物共生的金银时，氰化后的渣再浮选，可提高金银的回收率。

三、磁选法

磁选是利用各种矿物磁性的差异，在磁选机的磁场中进行分选的一种选矿方法。如图所示，当具有不同磁性的矿粒通过磁选机的磁场时，必然要受到磁力和机械力的作用。由于磁性较强的矿粒与磁性较弱的矿粒所受的磁力不同，便产生不同的运动轨迹，从而把矿粒按其磁性不同选分为两种或多种单独的选矿产品。

磁选广泛应用于黑色金属矿石的选别、有色和稀有金属矿的精选、重介质选矿中介质的回收、从非金属矿物原料中除去含铁杂质、排出铁质物件保护破碎机和其他设备、从冶炼生产的钢渣中回收废钢以及从生产和生活污水中除去污染物。

目前，国内外使用的磁选机种类很多，分类方法不一，根据不同特征有以下几种分类方法。

(1)按磁选机的磁源可分为永磁磁选机与电磁磁选机。

(2)根据磁场强弱可分为:

1. 弱磁场磁选机，磁极表面磁场强度Ho = 72~136千安/米，磁场力HgradH= (2. 5~5.0)×1011安2/米3;

2. 中磁场磁选机，磁极表面磁场强度Ho =160~480千安/米;

3. 强磁场磁选机，磁极表面磁场强度Ho =480~1600千安/米，磁场力HgradH=(1. 5~6. 0) × 1013安2/米3。

(3)按选别过程的介质可分为干式磁选机与湿式磁选机。

(4)按磁场类型可分为恒定磁场、脉动磁场和交变磁场磁选机。

(5)按机体外形结构分为带式磁选机、筒式磁选机、辊式磁选机、盘式磁选机、环式磁选机、笼式磁选机和滑轮式磁选机。

其中主要以磁场强度、选别介质结构型式来区分。

弱磁选机主要用于选别强磁性矿物，如磁铁矿、钛磁铁矿、硅铁。以前工业上多为电磁磁系，机体外形多为筒式与带式，目前多为永磁磁系及圆筒形，并以湿式应用较为广泛。

四、电选法

全称电力选矿法。根据矿石矿物和脉石矿物颗粒导电率的不同，在高压电场中进行分选的方法。包括电选、电分级、摩擦带电分选、高梯度分选、介电分选、电除尘等内容。

矿物的电性质是电选的依据，两种矿物的电性质不同，才有可能进行电选。表示矿物电性质的参数主要有矿物的介电常数、电导率及相对电阻、电热性、比导电度及整流性等。

介电常数以符号ε表示，ε越大表示矿物的导电性越好，反之则导电性差。一般情况下，ε>10~12以上者属于导体，能利用通常的高压电选分开，而低于此数值者则难以采用常规的电选法分选。

通常电选中所指矿物电阻是当矿物粒度d=1毫米时的电阻，即欧姆值。当矿物电阻小于106Ω时，表明其导电性较好，电阻大于106Ω而小于107Ω者，导电性中等，电阻大于107Ω者，其导电性差，不能采用常规电选分离。

矿物的比导电度是表示电子流人或流出矿粒难易的量，常用使矿粒上电子流的最低电压与石墨上电子流出的最低电压之比来表示，数值越大，使矿物仁电子流出的电压越高，导电性越差。

有些矿物只有当高压电极带负电时才作为导体矿分出，而另一垫矿物则只有高压电极带正电时才作为导体矿分出，而有些矿物无论高压电极正负如何，均能作为导体矿分出，矿物的这种性质叫整流性。只获得负电的矿物叫负整流性，如石英、锆英石等;只获得正电荷的矿物叫正整流性，如方解石等;不论电极带正电或负电，矿物均能获得电荷，叫全整流性，如锡石、磁铁矿等。

表2 各类矿物的介电常数及电阻一览表

为了提高电选机的分选效果，电选前应根据物料的性质、操作条件等采取不同的准备作业。常用的准备作业有物料的干燥、脱泥与分级以及表面处理等。

一、干燥

干燥的方法很多，在实验室里可以采用恒温干燥箱等，在生产上常用的有转筒干燥器、气流干燥器、沸腾干燥器以及烘砂炉等。可根据物料的性质对产品的要求、设备制造、占地面积、劳动条件等加以选择。

二、脱泥与分级

在圆筒型电选机中，由于粗矿粒做圆周运动所需的向心力大，因此导体产品中优先富集粗矿粒，而在非导体产品中优先富集细矿粒。为了避免这种按粒度分选的现象，物料在电选前往往需要先经筛分。当物料中含有大量细矿粒(小于40微米)时，由于细矿粒会粘在接地圆筒电极上、产生粉尘以及引起高压电极与接地电极之间产生火花放电等，使分选过程遭到破坏，因此事先需经脱泥处理。电选物料的分级一般采用干式筛分，有时可以采用风力分级，也可以在箱式电选机中进行。

三、矿物表面处理

电选的效果在很大程度上取决于矿物的表面状况。矿物的表面状况有时可以用预处理的方法人为地加以改变，例如，用药剂进行处理，借以从矿物表面清除某些组分，使矿物表面有选择性地吸附药剂而形成新的表面膜，从而选择性地改变不同矿物的导电性，以利于分选。

电选机所采用的电场有静电场、电晕电场和复合电场三种。

静电场常由高压直流电源产生，可对荷电矿粒产生吸引或排斥力作用，从而使矿粒运轨迹不同而达到分选的目的。电晕电场是电选中广泛使用的一种电场，它是采用两个相隔一定距离的电极，其中一个为直径很小的丝电极(或称电晕极)，曲率很大，通以高压直流负电或正电，另一极为平面或直径很大的鼓筒(接地)，此时产生局部放电的电晕电场，可使经过两电极间的矿粒带电。复合电场是指电晕电场与复合电场相结合的电场，是电选机电场中常用的电场，可大大提高分选效果。

五、化学选矿法

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，然后用其他的方法使目的组分富集的 矿物加工工艺。

例如，用稀硫酸浸出含孔雀石的铜矿石。使矿物组分发生变化，即孔雀石变成了硫酸铜溶液。再用铁屑置换溶液中的铜离子可以得到金属铜(海绵 铜)。化学选矿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。也是充分利用矿产资源和解决三废(废水、废渣和废气)处理、变废为宝和保护 环境的重要方法之一。

化学选矿根据不同的工艺流程有着不同的作业，比较典型的化学选矿过程一般包括了准备作业等六个主要作业。

(1)准备作业 这一作业与物理选矿方法相同，包括对物料的破碎与筛分、磨矿与分级及配料混匀等机构加工过程。目的是使物料破磨到一定的粒度，为下一作业准备适宜的细度、浓度，有时还用物理选矿方法除去某些有害杂质或使目的矿物预先富集，使矿物原料与化学试剂配料、混匀。如果用火法处理，有时还要对物料进行干燥或烧结等，为下一作业创造有利条件。

(2)焙烧作业 焙烧的目的是为了改变矿石的化学组成或除去有害杂质，使目的矿物(组分)转变为容易浸出或有利于物理选矿的形态，为下一作业准备条件。焙烧的产物有焙砂、干尘、湿法收尘液和泥浆，可根据其组成及性质采用相应方法从中回收有用组分。

(3)浸出作业 这一作业是根据原料性质和工艺要求，使有用组分或杂质组分选择性溶于浸出溶剂中，从而使有用组分与杂质组分相分离或使有用组分相分离，为下一工序从浸出液或浸出渣中回收有用组分创造条件。

(4)固液分离作业 这和物理选矿产品的脱水作业性质一样，但化学选矿浸出矿浆的固液分离的难度大些，一般也是采用沉降，过滤和分级等方法处理浸出矿浆，以得到下一作业处理的澄清溶液或含少量细矿粒的溶液 。

(5)净化作业 为了得到高品位的化学精矿，浸出液常用化学沉淀法、离子交换法成溶剂萃取法等进行净化分离，以除去杂质，得到有用组分含是较高的净化溶液。

(6)制取化学精矿作业 从浸出液中提取有用金属(组分)而得到化学精矿，一般可采用化学沉淀法、金属置换法、电积法、炭吸附法、离子交换或溶剂萃取法;有的情况也可以采用物理选矿法。典型的化学选矿的原则流程可用图7-1表示。

六、微生物选矿法

亦称“细菌选矿”。主要利用铁氧化细菌、硫氧化细菌及硅酸盐细菌等微生物从矿物中脱除铁、硫及硅等的选矿方法。铁氧化细菌能氧化铁.硫氧化细菌能氧化硫，硅酸盐细菌利用分解作用能从铝土矿物中脱除硅。除用于脱硫、脱铁和脱硅外，还可用于回收铜、铀、钴、锰和金等。

细菌选矿又叫细菌浸出，它是利用某些微生物的催化作用，使矿石中的金属溶解出来。例如有一种叫硫氧化细菌，具有使元素硫氧化的能力，在溶液中能生成硫酸。又一种叫铁氧化细菌，它具有把FeSO4加速氧化为Fe2(SO4)3的能力，使溶液中的Fe2(SO4)3含量大大增加。而H2SO4及Fe2(SO4)3溶液都是硫化矿及其他矿物的有效溶剂。

例如：在多金属硫化矿中一般都含有黄铁矿，在有水和氧存在的条件下，黄铁矿缓慢氧化，并生成FeSO4与H2SO4，其反应式为：

铁氧细菌在有氧与硫酸存在的条件下，则用极快的速度把FeSO4氧化成Fe2(SO4)3，其反应式为：

Fe2(SO4)3能把矿物中的金属溶解出来，例如对辉铜矿作用时，能生成CuSO4、FeSO4及S，其反应式为：

上式反应生成的FeSO4，可由铁氧化细菌进行再氧化，生成Fe2(SO4)33从而该反应在溶液中反复循环，浸出作用不断进行。如果溶液中有硫氧化细菌存在时，则会使反应生成的S被硫氧化细菌氧化生成H2SO4，这对矿石的浸出作用更为有效，其反应式为：

细菌浸出的优点：

(1)设备简单，操作方便，(2)适应于处理贫矿、废矿、尾矿及炉渣等，(3)可以综合浸出，综合回收多种金属，(4)目前对铜、铀的细菌浸出工艺比较成熟，并且铜的浸出液可以经萃取-电积法或铁置换-浮选法回收其中的铜。

细菌浸出的主要缺点是细菌的培养比较麻烦，浸出周期比较长。

国内有不少应用细菌选矿的实例，如广东某铜矿，安徽某铜矿老采区细菌浸出，湖南某铜矿等。现简介湖南某铜矿应用细菌浸出处理含铜尾矿的情况。

湖南某铜矿地表堆存着大量浮选尾矿与重选尾矿，浮选尾矿含铜0.11%~0.20%;重选尾矿含铜1.25%~1.50%，并且两种尾矿都含有稀有金属。

尾矿用细菌浸出的工艺流程如图7-7所示。由于尾矿粒度细，所以采用浸出池进行浸出。先加入酸，酸化水与矿石中的碱性脉石，待pH值达到2.0左右时，加入含菌高铁(Fe3+)的浸出液进行循环浸出，直至浸液的铜、稀有金属浓度很低为止。然后追加铜、稀有金属很低的细菌浸液，当浸出液浓度更低时，再水洗2~3天则可排料。

尾矿浸出时间为20天，浸出结果如表7-2所列。浸出液中的稀有金属经过吸附之后，尾液含铜约1.5~2.0克/升，采用铁置换法使铜沉淀为海绵铜，其化学反应式为：

（1）置换液含铜愈高愈好，含铁应尽可能少，pH=1.8%~2.0;

（2）当溶液pH值在1.5左右，铜浓度在2~4克/升时，耗铁比为铜的2.0~2.5倍；当pH值在2左右时，铜浓度较高时，耗铁比为铜的1.5倍；
（3）铁置换时间，这与温度、废铁质量和数量、溶液酸度及置换方式等因素有关。一般在温度大于20`C，通气情况下，六小时可以置换完毕；
（4）置换后立即排放尾液，调节尾液中的Fe2+浓度和酸度，并返回细菌培养液使用。

主要技术经济指标：

（1）铜的总回收率70%~75%；稀有金属的总回收率75~80%；
（2）海绵铜品位60%~650%；
（3）每吨矿耗硫酸40%~45公斤；每吨铜耗铁为2.5吨；
（4）折算纯金属铜每吨成本2000元。