離析法

離析法又稱氧化—還原離析法（oxida-tion-reduction segregation process）。處理有色金屬氧化礦石的一種選礦方法。在礦物原料中加入還原劑(炭質)和氯化劑(食鹽)，在中性氣氛中加熱，使有用組分從礦石中氯化並揮發出來，在炭粒表面還原成金屬的過程;所得產物——焙砂再經浮選富集為精礦。它是一種從難選氧化礦石中回收某些有用組分的有效方法。

基本介紹

• 中文名：離析法
• 外文名：segregation process
• 學科：礦石選冶試驗
• 別稱：氧化—還原離析法
• 類別：礦物原料氯化焙燒工藝
• 套用：處理氧化銅礦石

介紹

離析法過程是將有色金屬氧化礦石加入一定量的氯化鈉和碳粉（森炭或焦炭），在700～1100℃溫度下進行還原焙燒，使其中的金屬氧化物還原成金屬，然後用黃藥將其浮出（對金屬鎳則用磁選法將其選出）。此法的技術較複雜、成本高，目前僅用來處理難選的氧化銅和氧化鎳礦石。

簡史

離析法法是1923年英國人莫爾頓(Mouldon)和塔布林(Taplin)在對智利氧化銅礦石進行還原焙燒時發明的。1924年英國礦物分選公司(Mineral Separa-tion Ltd.)和金屬生產公司(Metal Pro_duct_ion Ltd.)獲得了套用離析法處理各種礦石的專利。1965年在尚比亞建成第一座500t/d的羅卡納(Rokana)工業試驗廠，採用了兩段離析托爾科法(TORCO，Tretment of re-fractor copper ores——處理難選氧化銅礦石的縮寫)。

1973年日本三井礦冶公司在秘魯建成一座150t/d的中間工廠，處理卡丹加(Katanga)氧化銅礦石。中國在60年代初開始研究離析法，1970年在廣東石碌銅礦建成 一座2000t/d的離析法選礦廠。

反應過程

一般認為氧化銅礦的離析反應分為食鹽分解產生氯化氫氣體、氧化銅的氯化與揮發和氯化亞銅的還原等三個階段。

(1)食鹽分解產生氯化氫氣體：離析過程中的氯化劑是氯化氫。在700～800℃下，食鹽與礦石中的水蒸氣和氧化矽或鋁矽酸鹽作用，分解產生氯化氫氣體。

(2)氧化銅的氯化與揮發;氧化銅或氧化亞銅在高溫下與氯化氫反應生成氯化銅和氯化亞銅，氯化銅極易分解成氯化亞銅，並呈三聚形態揮發。

(3)氯化亞銅的還原：揮發的氯化亞銅被吸附於炭粒表面的氫還原成金屬銅。反應中的氫來源於碳質還原劑揮發分的分解和離析過程中發生水煤氣反應所產生的氫。炭粒成為金屬銅粒沉積和發育的核心。若不加碳質還原劑，被氫還原的銅粒將分布於脈石和爐壁表面而難以回收。

反應原理

銅礦的離析法是在銅礦內配加少量煤和食鹽，在中性或弱還原 性氣氛中於700℃—800℃的溫度下進行短時間的加熱，使之氯化和還原而離 析出金屬銅粒，然後用浮選法富集為金屬銅精礦。它是在金屬氧化物的氯化揮 發過程中同時又發生一個離析過程，即呈氣態的金屬氯化物在配入爐料內炭 粒的表面上還原析出金屬的反應，故離析法是氯化揮發過程與還原過程的結 合。通常認為，銅的離析經過下面三個階段： (1)食鹽的分解和HCl(g)生成階段，食鹽在此階段內會與礦石中的結合水作 用生成HCl(g)，其反應為：

4NaCl+Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O=4HCl+2Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂

該反應易進行，當礦石脫出的水分和煤含的水分所生成的微量水蒸汽在 700℃—800℃溫度下能促使上反應迅速進行，反應所生成的HCl(g)正好是氯 化過程所需要的氯化劑;(2)氯化銅的汽化階段，礦石中銅的氧化物被HCl(g) 氯化生成氯化亞銅並呈三聚分子Cu₃Cl₃狀態揮發：

氧化亞銅比氧化銅更易氯化。所得的Cu₃Cl₃(g)的蒸汽分壓在750℃和825℃ 時分別為2.27 kPa和5.33 kPa;(3)銅的還原離析階段，氯化亞銅Cu₃Cl₃(g) 在炭粒表面上被還原成金屬銅並沉積在炭粒表面上。

工藝方法

離析法處理難選氧化銅礦有一段離析和兩段離析兩種工藝。前者是將礦石與氯化劑、還原劑混合在同一焙燒設備(常用迴轉窯)中進行混合料的加熱和離析的工藝過程。後者是先將礦石在氧化氣氛中加熱(常用流化態焙燒爐)至離析溫度，再轉至離析反應器中(常用豎爐)與氯化劑、還原劑混合後進行離析的工藝過程。一段離析工藝流程較簡單，煙塵的金屬損失率較低，但熱利用率低，設備生產能力小。兩段離析工藝流程較複雜，熱物料輸送困難和煙塵的金屬損失量較大，但熱利用率高，設備生產能力大。影響銅離析過程的主要因素有：礦石性質、焙燒溫度、氯化劑類型及用量、還原劑類型及用量、離析反應時間、水分含量及焙燒爐爐型等。

處理效果

用離析—浮選法處理結合率高的難選氧化銅礦能獲得含銅30%～60%、回收率為70%～80%的銅精礦，其他有色金屬及貴金屬也進入浮選精礦，於冶煉時得到綜合回收。由於離析-浮選法的操作費用較高，在經濟上只適合處理含銅高的難選銅礦石。對易於生成揮發性氯化物或氯氧化物的金屬，如鉛、鉍、鈷、錫、鋅、鎳、金、銀等礦物原料，也可用離析法處理，但尚處於研究階段。