汞,又称水银,是在常温下唯一呈液态的金属,具有银白色金属光泽,熔点-38.87℃,沸点357.25℃,密度13.596克/厘米3。汞在地壳中的平均含量(即克拉克值)约为7.7*10-6%(按重量计),而富集成矿床的仅占总含量的0.02%左右。
汞矿石一般在700~800℃左右温度下焙烧,汞被直接还原成气态,而后冷凝成液态汞。其冶炼工艺比较简单,生产成本也较低。因此,对于汞矿石的处理,历来以原矿(或经预选)火法焙烧炼汞的方法为主。汞的主要工业矿物辰砂,密度大,可浮性好,利于采用重选或浮选法处理。近几十年来,由于处理的矿石品位下降,性质复杂的矿石增多,汞产品结构的变化以及节能和环保的需要等因素,汞矿石的选矿逐渐发展起来。苏联、美国、日本和加拿大等一些主要产汞国家都先后建立了不同规模的汞矿选矿厂,选矿精矿送蒸馏炉或多膛炉焙烧炼汞。目前我国汞的生产方法主要有三种:(1)原矿竖炉(又称高炉)焙烧;(2)原矿沸腾炉焙烧;(3)原矿经选矿后,精矿蒸馏炉焙烧。对精矿的湿法冶炼曾做过大量研究工作,并一度用于小规模生产。
我国汞矿石的选矿,长期来主要是人工手选,机械选矿则是在20世纪50年代后期才开始试验研究。并用于工业生产。目前国内的汞矿选矿厂共有十余座,处理的矿石量占全国汞矿石总处理量的50%以上。一些稍具规模的汞矿山,都建有选矿厂。只有一些小型矿山或大型矿山的分散矿点。多采用原矿直接冶炼流程。选矿厂多为单一浮选和重—浮联合流程,仅在个别矿山仍继续采用手选。
汞矿石经过选矿处理比原矿直接冶炼具有以下优点:(1)含水、含泥较多的矿石或粉碎矿石,直接入炉冶炼,其技术经济指标不好,而通过选矿处理则能更有效地回收利用;(2)原矿直接冶炼将产生大量的含汞废渣、废气和废水,烕重污染环境和危害人体健康。而通过选矿处理则可抛弃(占原矿量的)90%以上的尾矿,精矿冶炼因其量少,含汞废渣、废气和废水的量也少,便于冶理;(3)含多种可供回收元素的汞矿石,可通过选矿综合回收;(4)重—浮联合选厂可以同时生产朱砂和汞精矿两种产品,而且可以根据市场的需求调整其产量比例;(5)选矿—蒸馏流程比原矿直接冶炼流程的总能耗低;(6)矿山资源枯竭而停产后,选厂设备的再利用价值比冶炼厂设备要高。但是,通过选矿处理,汞的成本比原矿直接冶炼一般要偏高一些。贵州汞矿三产流程的粗略对比列于下表。
贵州汞矿三种生产流程的对比 | |||||||||||
生产流程 | 原矿品位Hg,% | 选冶总回收率Hg | 能消 | 冶炼含汞废气排放(相对量) | 矿石选冶加工费(相对数) | ||||||
煤耗,kg/T原矿 | 电耗 | 合计折标准煤,kg/t原矿 | |||||||||
原煤 | 折标准煤 | kW·h/t原矿 | 折标准煤,kg/t原煤 | 废气量 | 废气含汞 | 排出水量 | |||||
原矿高炉 | 0.18 | 90.7 | 39 | 32 | 7.57 | 3.06 | 35.06 | 12.3 | 0.69 | 8.43 | 0.5 |
原矿沸腾炉 | 0.15 | 91.92 | 76 | 62 | 14.38 | 5.81 | 67.81 | 4.24 | 1.09 | 4.64 | 0.9 |
浮选-蒸馏 | 0.169 | 91.55 | 11 | 9.3 | 46.97 | 18.98 | 28.28 | 1.1 | 1 | 1 | 1 |
注:1 . 表中所列数据是贵州汞矿某几个坑口在某一时期的生产指标。由于影响因素很多,各流程在不同时期或在不同的坑口,指标的差异较大。
2 . 原煤消耗折算成标准煤是按照发热量折算的。电耗折算成标准煤是按折标系数0.404kg/kW•h计算的。