鄧春華

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410011）

聚丙烯酰胺對(duì)鋁土礦浮選尾礦沉降性能的影響

鄧春華

（長(zhǎng)沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長(zhǎng)沙 410011）

不同離子類(lèi)型、分子量及用量的聚丙烯酰胺對(duì)尾礦沉降性能的影響表明，陰離子型聚丙烯酰胺的效果好于陽(yáng)離子和非離子型。調(diào)節(jié)礦漿pH＝7以下，加入陰離子聚丙烯酰胺就能實(shí)現(xiàn)尾礦的較快沉降，分子量為1 400萬(wàn)的陰離子型聚丙烯酰胺能取得最佳的沉降效果。經(jīng)聚丙烯酰胺處理后的尾礦水能回用至浮選流程中，低含量的聚丙烯酰胺能改善鋁土礦的浮選指標(biāo)。

鋁土礦；尾礦；聚丙烯酰胺；沉降

鋁土礦浮選脫硅的磨礦細(xì)度要求－0.074 mm粒級(jí)含量大于90%，分選過(guò)程又添加了碳酸鈉和六偏磷酸鈉強(qiáng)化分散，這使得鋁土礦浮選尾礦漿的脫水比較困難，自然狀態(tài)下幾乎無(wú)法沉降。若不進(jìn)行沉降濃縮處理，大量尾礦漿外排，將嚴(yán)重影響鋁土礦選礦廠的環(huán)保問(wèn)題和經(jīng)濟(jì)效益［1～5］。本文系統(tǒng)地研究了聚丙烯酰胺對(duì)鋁土礦正浮選尾礦沉降性能的影響。

1 鋁土礦正浮選尾礦性質(zhì)

鋁土礦正浮選尾礦中的主要組成礦物為一水硬鋁石、高嶺石、伊利石、褐鐵礦、銳鈦礦和石英等，其化學(xué)分析結(jié)果列于表1，X射線衍射分析如圖1所示。

表1 尾礦樣品化學(xué)組成分析結(jié)果 %

圖1 尾礦樣品X衍射圖

采用激光粒度分析儀對(duì)鋁土礦正浮選尾礦樣品進(jìn)行了粒度分析，分析結(jié)果見(jiàn)表2，其中平均粒度為25.53μm。

表2 鋁土礦尾礦粒度分析結(jié)果 μm

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)藥劑及儀器

試驗(yàn)所用藥劑包括鹽酸、碳酸鈉、不同種類(lèi)的聚丙烯酰胺等，均為分析純藥劑。所用儀器包括具塞量筒、酸度計(jì)、電子恒速攪拌器、電子天平及電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱等。

2.2 試驗(yàn)方法

每次取體積相同的尾礦礦漿，在500 mL的燒杯中調(diào)節(jié)pH值，然后添加絮凝劑，用JHS－1電子恒速攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速150 r／min下攪拌3 min，然后將調(diào)好的礦漿移入沉降量筒中并定容至250 mL，上下均勻搖動(dòng)5次后靜置并開(kāi)始讀數(shù)，在相同的間隔時(shí)間內(nèi)讀取上層澄清層界面的高度，以考查尾礦在不同條件下的沉降性能。

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 pH試驗(yàn)

用量為8 mg／L時(shí)，1 400萬(wàn)的陰離子型聚丙烯酰胺在不同pH條件下尾礦的沉降結(jié)果如圖2所示，試驗(yàn)現(xiàn)象見(jiàn)表3。

表3 聚丙烯酰胺不同pH值試驗(yàn)現(xiàn)象

圖2 聚丙烯酰胺在不同pH值時(shí)對(duì)尾礦沉降的影響

表3的試驗(yàn)現(xiàn)象和圖2的試驗(yàn)結(jié)果表明，在尾礦漿自然pH＝8.91狀態(tài)下，添加聚丙烯酰胺不能實(shí)現(xiàn)尾礦的有效沉降。隨著礦漿pH值的降低，沉降速度逐漸加快，上清液固含逐漸降低至清澈透明，當(dāng)pH降至7以下時(shí)，沉降速度變慢。因此，以pH＝7為最佳pH條件，考察聚丙烯酰胺不同離子類(lèi)型、分子量及用量條件下尾礦漿的沉降效果。

3.2 聚丙烯酰胺種類(lèi)試驗(yàn)

當(dāng)pH＝7、聚丙烯酰胺分子量為1 400萬(wàn)、用量為10 mg／L時(shí)，考察了不同類(lèi)型聚丙烯酰胺對(duì)尾礦沉降的影響，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3的試驗(yàn)結(jié)果表明，聚丙烯酰胺分子量為1 400萬(wàn)時(shí)，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺對(duì)尾礦沉降性能的影響最弱，非離子型次之，陰離子型對(duì)尾礦沉降性能影響最大。

圖3 不同類(lèi)型聚丙烯酰胺作用下，沉降時(shí)間對(duì)沉降效果的影響

3.3 聚丙烯酰胺分子量試驗(yàn)

在pH＝7、聚丙烯酰胺用量為10 mg／L時(shí)，分別在陰離子型、陽(yáng)離子型和非離子型聚丙烯酰胺的條件下，進(jìn)一步考察了不同分子量的聚丙烯酰胺對(duì)尾礦沉降性能的影響。試驗(yàn)結(jié)果分別如圖4、圖5、圖6所示。

圖5 不同分子量陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺作用下，沉降時(shí)間對(duì)沉降效果的影響

圖6 不同分子量非離子型聚丙烯酰胺作用下，沉降時(shí)間對(duì)沉降效果的影響

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺分子量為1 200萬(wàn)時(shí)，尾礦的沉降性能最好，陰離子型和非離子型聚丙烯酰胺，分子量為1 400萬(wàn)時(shí)，尾礦的沉降性能最好。由此可以看出，分子量1 400萬(wàn)陰離子型聚丙烯酰胺對(duì)尾礦具有最佳的沉降效果。

3.4 聚丙烯酰胺用量試驗(yàn)

根據(jù)聚丙烯酰胺種類(lèi)和分子量試驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)一步考察了pH＝7時(shí)，分子量為1 400萬(wàn)的陰離子型聚丙烯酰胺的用量對(duì)尾礦沉降性能的影響，結(jié)果如圖7所示。

圖7 聚丙烯酰胺用量試驗(yàn)

由圖7的試驗(yàn)結(jié)果可知，隨著聚丙烯酰胺用量增大，尾礦沉降速度加快，但用量為10 mg／L與12 mg／L時(shí)，沉降速度相差不大，這與絮凝劑的“復(fù)穩(wěn)”［6］現(xiàn)象有關(guān)。

3.5 陰陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺混合試驗(yàn)

有研究指出［7］，對(duì)一些帶負(fù)電的膠體顆粒，可以先加入陽(yáng)離子型分子量較低的絮凝劑從而通過(guò)電性中和作用使之形成小絮體，然后再加入少量和離子類(lèi)型無(wú)關(guān)的高分子絮凝劑，通過(guò)吸附架橋作用使小絮體成為粗大絮體，這樣可以獲得較好的凈水效果。為此，通過(guò)陰陽(yáng)離子的配比試驗(yàn)，考察尾礦沉降效果。試驗(yàn)條件為pH＝7，陰離子聚丙烯酰胺分子量為1 400萬(wàn)，陽(yáng)離子聚丙烯酰胺分子量為1 200萬(wàn)，總用量為10 mg／L，試驗(yàn)結(jié)果如圖8所示。

由圖8知，陰陽(yáng)離子比例為6∶4、5∶5時(shí)，尾礦的沉降相對(duì)最快，只加陰離子聚丙烯酰胺次之，陽(yáng)離子用量大于陰離子用量時(shí)沉降緩慢。由此可知，先加陽(yáng)離子聚丙烯酰胺能起一定的電性中和作用，但與直接加入陰離子聚丙烯酰胺（圖中曲線10∶0）之間的差異并不顯著。

3.6 聚丙烯酰胺對(duì)實(shí)際礦石浮選的影響

圖8 陰陽(yáng)離子配比試驗(yàn)

為了達(dá)到選廠少排放或零排放的要求，鋁土礦浮選尾礦經(jīng)聚丙烯酰胺沉降處理后的尾礦水需返回浮選再用，為此需考慮處理后的尾礦水中的聚丙烯酰胺含量對(duì)浮選指標(biāo)的影響。試驗(yàn)考察了不同水質(zhì)條件下的浮選指標(biāo)的變化，試驗(yàn)流程及工藝條件如圖9所示，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

圖9 浮選試驗(yàn)流程及工藝條件

表3 不同水質(zhì)條件下浮選指標(biāo)的算術(shù)平均值

表3的結(jié)果表明，當(dāng)浮選用水中含7.77 g／t聚丙烯酰胺時(shí)，精礦指標(biāo)為：Al2O3品位67.75%，回收率88.89%，A／S＝9.91；當(dāng)浮選用水中含10.71 g／t聚丙烯酰胺時(shí)，精礦指標(biāo)為：Al2O3品位68.66%，回收率81.49%，A／S＝10.93。隨著聚丙烯酰胺相對(duì)含量的增加，精礦Al2O3品位由67.75%增加至68.66%，但回收率則由88.89%降低為81.49%，降低了7.4%。清水體系下，其精礦指標(biāo)為：Al2O3品位69.13%，回收率83.05%，A／S＝10.67；相對(duì)于低聚丙烯酰胺含量水的浮選指標(biāo)，精礦Al2O3品位由67.75%增加為69.13%，但回收率則由88.89%降低為83.05%，降低了5.84%。綜合上述結(jié)果可知，低含量的聚丙烯酰胺能改善浮選指標(biāo)。由此說(shuō)明，經(jīng)聚丙烯酰胺處理沉降后的尾礦水能回用。

4 結(jié) 論

1.當(dāng)聚丙烯酰胺分子量為1 400萬(wàn)、pH＝7時(shí)，不同類(lèi)型聚丙烯酰胺對(duì)尾礦的沉降性能強(qiáng)弱為陰離子型＞非離子型＞陽(yáng)離子型。

2.當(dāng)pH＝7、聚丙烯酰胺用量為10 mg／L時(shí)，陰離子型和非離子型聚丙烯酰胺不同分子量對(duì)尾礦的沉降性能強(qiáng)弱為1 400萬(wàn)＞1 200萬(wàn)＞800萬(wàn)，陽(yáng)離子型聚丙烯酰胺不同分子量對(duì)尾礦的沉降性能強(qiáng)弱為1 200萬(wàn)＞1 400萬(wàn)＞800萬(wàn)。

3.隨著1 400萬(wàn)分子量陰離子型聚丙烯酰胺用量的增加，上清液的高度逐漸增加，當(dāng)其用量達(dá)到10 mg／L時(shí)，基本穩(wěn)定。

4.浮選用水中含有聚丙烯酰胺時(shí)，所得精礦中Al2O3的品位有所降低，但低含量聚丙烯酰胺時(shí)，回收明顯增加，由此說(shuō)明，經(jīng)聚丙烯酰胺處理沉降后的尾礦水對(duì)浮選指標(biāo)影響不明顯，可以回用。

［1］ 胡岳華，王毓華，王淀佐.鋁硅礦物浮選化學(xué)與鋁土礦脫硅［M］.北京：科學(xué)出版社，2004.

［2］ 朱晨.鋁土礦尾礦水分離和水再生研究［D］.天津：天津大學(xué)，2005.

［3］ 陳志友，陳湘清，陳興華，等.鋁土礦選礦尾礦性質(zhì)與沉降性能研究［J］.輕金屬，2007，（2）：7－10.

［4］ 張學(xué)英，?；⒊?絮凝沉降技術(shù)在鋁土礦選礦尾礦處理過(guò)程中的應(yīng)用［J］.世界有色金屬，2004，（5）：42－45.

［5］ 劉焦萍，黃春成.鋁土礦正浮選尾礦漿沉降新工藝研究［J］.輕金屬，2006，（5）：8－13.

［6］ 常青.水處理絮凝學(xué)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［7］ 常青，傅金鎰，酈兆龍.絮凝原理［M］.蘭州：蘭州大學(xué)出版社，1992.

Research on the Performance of Polyacrylam ide for Bauxite Flotation Tailings by Sedimentation

DENG Chun-hua
（Changsha Engineering and Research Institute Ltd，of NonferrousMetallurgy，Changsha 410011，China）

The effects of different ion types，molecular weight and concentration of polyacrylamide on the sediment properties of tailingswere studied by the sedimentation test.The results show that the effectof anionic polyacrylamide was better than cationic and nonionic.Tailings can be rapidly deposited by adding 14 millionmolecularweight of anionic polyacrylamide at pH＜7.The tailings water after treated by polyacrylamide can reused into the flotation process，and the low content of polyacrylamide can improve the flotation index of bauxite.

bauxite；tailings；polyacrylamide；sedimentation

TD926.4＋1

：A

：1003－5540（2014）02－0020－03

2013－12－12

鄧春華（1980－），男，工程師，主要從事選礦工藝設(shè)計(jì)、研究工作。